由于木质素是造纸工业的副产品 ， 所以木质素成本便宜、来源广泛 。通过简单温和的化学活化制备的多孔木质素基碳 ， 已成为环境净化、电催化和储能领域的研究热点 ， 尤其是可以作为锂离子电池的负极材料 。
02
木材还能为电池提供什么？
其实近十年来 ， 已有不少学者将木质素应用于电池制备相关的研究 。
比如采用可再生资源和造纸工业废物木质素磺酸钠——木质素通过磺化改性转化为木质素磺酸盐——作为掺杂剂和模板 ， 最后通过化学氧化法制得具有层状结构的聚吡咯/石墨烯层状纳米复合材料 ， 这些复合材料可以组装成超级电容器 。
木材中的纤维素纳米纤维也是制作固体电解质的优质原料 。

文章插图
目前常用的锂电池使用的电解质 ， 因含有挥发性液体 ， 有起火的风险 ， 并且可能会促进枝晶的形成 ， 影响电池发挥正常性能 。虽然有科研人员采用陶瓷材料制成的固体电解质 ， 但是陶瓷材料的脆性 ， 并不能很好地承受电池充放电时的压力 。
去年 ， 美国布朗大学和马里兰大学的研究人员 ， 从木材中的纤维素纳米纤维中找到了一种替代方法 。
研究称 ， 通过将铜与纤维素纳米纤维结合 ， 可以证明通常离子绝缘的纤维素在聚合物链中提供了更快的锂离子传输 。
而木材制成的聚合物管与铜结合形成的固体离子导体 ， 导电性是其他聚合物离子导体的10-100倍 。
科研人员表示 ， 这种材料具有电化学稳定性 ， 可以容纳锂金属阳极和高压阴极 ， 也可以作为一种粘合剂 ， 在高密度电池中封装超厚的阴极 。
此外 ， 木质素还可以制备炭材料 。
炭材料具有良好的导电性 ， 能够作为电极活性材料应用于燃料电池等电化学领域 ， 在能源储存和转化领域具有广阔的应用前景 。
工业木质素成本低廉、来源丰富 ， 还有一个含碳量高 ， 是制备炭材料的优质原料 。2021年 ， 伦敦帝国理工学院的研究人员 ， 就从工业废弃副产品木质素中制备碳 ， 使钠离子电池取代锂离子电池 。

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制纸工厂
树木的纹孔膜输运调控机制和天然结构 ， 也给研究人员提供了创新的思路 。
2021年 ， 中国林科院木材工业研究所联合多所大学的研究团队 ， 首次实现了木材次生细胞壁中聚集体薄层（lamella）的精准剥离 ， 实现了锂金属电池性能的优化 。
所分离的聚集体薄层可作为固态电解质界面膜 ， 解决锂离子浓度调控难题 ， 这突破了制约锂金属电池寿命的技术瓶颈 ， 使电池寿命增加75%以上 。
03
木制电池离推广有多远？
相比于传统电池原料 ， 木制电池最大的优势是环保 。
传统的纽扣电池和普通干电池中含有汞 ， 废弃在自然环境中 ， 汞就会慢慢渗入地下水 ， 通过农作物进入人体 ， 损害人的内脏 。
一颗小小的纽扣电池被废弃在大自然中 ， 可以污染60万升水 ， 相当于一个人一生的用水量 。充电电池也含有害重金属镉 ， 在自然界中渗出 ， 经过土地和水流 ， 最终伤害人体 。

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