在微波炉中烹饪可持续电池材料

英国圣安德鲁斯大学的化学家们正在研究一种简单而可持续的方法，为可充电电池制造更好的阳极。

由化学家领导的小组罗伯特•阿姆斯特朗一直致力于提高阳极材料的可用范围钠离子充电电池．这种电池可以与锂离子电池相媲美，而且可以用一种更可持续、更便宜的资源——盐来制造。

锂离子电池的阳极通常以碳为基础。但是，虽然小的锂离子能很好地融入石墨，但大的钠离子却不能。正在研究的替代阳极材料包括含有氧化还原活性有机基团的分子，包括羧酸盐、亚胺和偶氮。合成通常涉及传统的溶剂型反应。

但为了找到一种更可持续的方法来生产这些电池材料，避免使用传统溶剂，阿姆斯特朗和他的团队转向了其他使反应发生的方法。其中之一就是使用微波。该团队的目标是将模型阳极化合物萘-2,6-二羧酸钠(Na-NDC)作为原理证明。他们将萘-2,6-二羧酸和氢氧化钠与少量乙醇作为溶剂在密封管中搅拌，同时用微波加热。10分钟后，反应完成，阳极材料冷却干燥。¹

对Na-NDC进行了电化学性能测试。为了做到这一点，材料与粘合剂混合形成电极。测试了不同的粘结剂，以水性粘结剂为佳。当使用的粘合剂是羧甲基纤维素时，所得到的阳极材料具有特别高的库仑效率，这显示了商业化的前景，Armstrong说。他说，目前它们还不够好，无法投入商业应用，缺点主要是电子导电性低。他补充说，这意味着要制造一个可行的阳极，必须添加大量的导电碳，这就导致了低能量密度。阿姆斯特朗希望通过开发不同的复合材料，这将有所改善。阿姆斯特朗在谈到Na-NDC时说:“它的性能至少和用传统方法制备的类似材料一样好。”

阿姆斯特朗的团队最近还发表了另一种简单的阳极合成技术，使用机械搅拌使反应继续进行，产生羧酸钠。²这种机械化学方法大约需要一个小时，而且不需要溶剂。

英国谢菲尔德的钠电池制造商Faradion正在合作测试微波和机械制造的材料，一旦阿姆斯特朗和他的团队准备了足够的阳极材料来制作一个可行的设备。

用有机材料制造阳极的优点是它们能够很容易地改变。阿姆斯特朗说:“有很大的调整空间。”使用微波和机械化学合成等方法可以提高电池的可持续性。

瑟瑞娜Cussen谢菲尔德大学的教授，他使用微波合成技术研究其他电池成分，对此表示赞同。她说:“有机电极可能是一些面临供应链或环境影响问题的无机电极更可持续的替代品。”“通过有机活性电极提供的结构灵活性，也有微调电化学电位的诱人可能性。她说，要实现大规模微波合成仍然存在挑战，但她补充说，微波路线对于更可持续地制造储能材料是一个令人兴奋的前景。