薰衣草驅動的鈉電池：科學家將花卉廢物轉化為能量儲存
一個國際研究小組已確定電化學預沉降是穩定源自薰衣草花廢料的新一代低成本鈉離子電池（SIB）的最佳策略。這一突破解決了此前阻礙生物電池材料性能的關鍵“鈉庫”短缺問題。研究人員在一項新研究中表示：“開發具有成本效益的高性能鈉離子電池（SIB）對於大規模儲能係統至關重要。”雖然薰衣草因其芳香而享譽全球，但其農業殘留物（每年總計約 1,000-1,500 噸）長期以來一直是一種未得到充分利用的副產品。科學家們現已成功將這種花卉廢料轉化為硬碳（HC），用作高性能電池陽極。測試顯示出強大的性能在轉換過程中保留了植物組織的自然微觀結構，這通過允許離子更快的運動來顯著增強電解質滲透性，並增加鈉擴散率，從而提高電池的整體速度和效率。為了創建功能性“全電池”系統，將薰衣草衍生的陽極與 P2 型陰極（特別是 Na0.67Mn0.9Ni0.1O2）配對。研究人員發現，將鎳 (Ni) 納入陰極結構至關重要，因為它可以提高電子傳導性和結構穩定性。研究補充說：“我們開發了具有成本效益的鈉離子電池，使用Na0.67MnNiO2作為陰極，薰衣草花廢料衍生的硬碳作為陽極，並將其性能與各種預沉澱策略（包括直接接觸、電化學和化學方法）進行了比較。”對各個組件的電化學測試顯示，正極容量為 200 mAh/g，100 次循環後保留率為 42%，而負極容量達到 360 mAh/g，100 次循環後保留率為 67.4%。研究人員解釋說：“植物來源的硬碳既可持續又經濟。” “這項工作凸顯了開發具有廣泛可獲取的前體的 SIB 的潛力，確保全球能源轉型的可擴展性。”分析預沉積策略 該系統的主要挑戰之一是使用這些可持續材料所固有的“鈉缺乏”。為了彌補這一差距，該團隊系統地比較了三種預充電方法，以便在使用前給電池“預加載”額外的鈉。雖然直接接觸方法以較低的長期穩定性為代價提供了最高的初始容量，並且儘管一致性不同，但化學預沉澱提供了可擴展的應用，但電化學預沉澱提供了卓越的循環穩定性和增強的能量密度。研究得出的結論是，電化學預沉澱提供了最佳平衡，提供了商業固定儲能係統所需的增強的能量密度和長期耐用性。可擴展性的結構表徵 “使用 X 射線衍射 (XRD)、掃描電子顯微鏡 (SEM)、X 射線光電子能譜 (XPS)、傅里葉變換紅外光譜 (FTIR) 和拉曼光譜等常用技術以及非常規方法（例如用於跟踪實時結構和電子變化的原位同步加速器 X 射線吸收精細結構 (XAFS) 光譜）對兩個電極的結構特性進行了徹底表徵，”該研究解釋道。這些結果表明，陰極保持穩定的六邊形結構，而薰衣草衍生的陽極擁有適合鈉存儲的多孔表面。研究人員總結道：“這項綜合研究凸顯了利用低成本和可持續電極材料開發 SIB 的潛力。” “預定位策略的優化為先進的商業和可擴展的 SIB 技術提供了機會。”
已发布: 2026-01-24 15:35:00
