密歇根州立大學（MSU）的一項發現，可能很快為擔心鋰離子電池（LIB）安全性的消費者提供一個更可靠的選擇。

研究人員利用木材中天然存在的木質素材料，創造了一種更安全、壽命更長的電池組件。

研究團隊將這種材料制成一種薄膜隔膜（separator），這種屏障有助于避免短路，并降低從電動汽車到智能手機等各種設備所用電池的起火風險。

“我們驚訝地發現，木質素薄膜還提高了電池的循環壽命。我們將電池的循環壽命提高了60%，”密歇根州立大學工程學院助理教授程程·方（Chengcheng Fang）在一份聲明中表示。

木質素提升性能

隔膜在鋰離子電池中扮演著至關重要的角色，它能防止內部短路，降低熱失控風險，并支持電池的整體性能和壽命。

然而，商用隔膜中常用的聚乙烯和聚丙烯塑料存在顯著缺點，包括高熱收縮性、潤濕性差以及長期穩定性有限。

研究人員指出，這些弱點在電動汽車等高需求應用中尤其令人擔憂，因為過熱可能導致隔膜失效，從而使電池的正極和負極接觸，引發短路、火災或爆炸。

相比之下，該團隊開發的木質素基隔膜在高達300°C（572°F）的溫度下仍能保持尺寸穩定。

研究摘要指出：“該隔膜使用木質素磺酸鹽（lignosulfonate）制造，這是一種從化學制漿和生物精煉過程中獲得的天然聚合物副產品。”

研究人員測試了不同厚度的木質素薄膜，發現厚度為25微米（比四分之一人類頭發還薄）的薄膜在維持電池穩定性和可靠地防止正負極接觸方面最為有效。

可持續的電池創新

木質素基薄膜的使用顯著提升了鋰離子電池的性能和熱穩定性。

該薄膜長時間維持內部穩定性的能力體現為一個顯著優勢：電池循環壽命（即可充放電次數）提升了60%。由于其更長的使用壽命，該技術對于便攜式設備和電動汽車等高要求應用特別有用。

除了性能優勢，這項研究還提供了一種可持續的制造優勢。該團隊采用了一種干法加工技術來制造木質素隔膜，這種方法摒棄了傳統隔膜制造中通常使用的有害溶劑。

此方法在實現可擴展、按需生產的木質素薄膜的同時，最大限度地減少了對環境的影響。該方法成功地將包括木質素在內的所有原材料轉化為可用的薄膜，無廢棄物或排放物產生。

這種零廢棄、環保的工藝不僅促進了環境友好的生產方法，而且利用了木質素磺酸鹽 —— 這是一種天然存在、儲量豐富的木質素形式，無需任何額外加工即可在電池中有效工作。

總而言之，這項創新為傳統電池隔膜提供了一個更安全、更耐用且更環保的替代品，對下一代儲能系統具有令人鼓舞的意義。

研究摘要指出：“這種木質素基隔膜具有高熱穩定性、制造可行性、良好的電池性能和低成本等特點，為開發面向高性能鋰離子電池的下一代單層功能性隔膜提供了新的靈感。”

該團隊的研究細節發表在《先進材料》期刊上。

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