這種材料能自組裝且易溶解，為制造電動汽車電池提供了一種易于回收的替代方案。

環(huán)保型電動汽車的諷刺之處在于它們會產(chǎn)生堆積如山的電子垃圾。到目前為止，大多數(shù)針對電動汽車電池回收的努力都成本高昂且具有化學毒性 —— 而且這些方法并未得到廣泛應用。然而，由于麻省理工學院（MIT）的一項突破性進展，這種情況可能很快會發(fā)生改變。

在8月28日發(fā)表于《自然·化學》的一篇論文中，研究人員描述了一種新型自組裝材料，它能在有機溶劑中輕松溶解。作為固態(tài)電池單元中的電解質，它的表現(xiàn)相當不錯 —— 而固態(tài)電池正是各大電動汽車生產(chǎn)商競相投入應用的設計。研究人員表示，值得注意的是，該過程不需要苛刻的化學和熱條件（這些條件使得電動汽車電池回收如此困難），為大規(guī)?；厥针姵靥峁┝藦V闊前景。

“我們的方法是從易回收材料入手，并設法使其與電池兼容，”該研究的主要作者、斯坦福大學材料科學家 Yukio Cho 告訴媒體?！皬囊婚_始就為可回收性設計電池是一種新方法。”

真正的魔法起源

Cho表示，這種“回收優(yōu)先”方法的靈感來自《哈利·波特》中的一個場景：鄧布利多教授用手輕輕一揮，就用魔法修復了一棟舊房子。

為了在電動汽車電池中復制這種魔法，Cho和他的同事們仔細研究了每個電池組件的功能。他們發(fā)現(xiàn)最棘手但最基礎的部分是電解質，它在正極和負極之間傳輸鋰離子。從回收優(yōu)先的角度來看，關注電解質也很有意義，因為電解質高度易燃，會降解成有毒且難以處理的廢物。

對于他們的“神奇”電解質，該團隊選擇了芳綸兩親分子（AAs），這是一類在水中自組裝并模仿凱夫拉纖維化學結構和穩(wěn)定性的分子（這令人驚訝）。然后，他們將可傳導鋰離子的聚乙二醇（PEG）連接到每個分子的一端。

當團隊將這種分子系統(tǒng)暴露于水中時，他們發(fā)現(xiàn)它自組裝成一種能夠在其表面?zhèn)鬏旊x子的納米帶結構 —— 也就是說，成為一種功能性電解質。

這種神奇材料能制造出神奇的電池嗎？

下一步是確保這種材料能夠在真實電池中正常運作。為了測試他們的創(chuàng)造，團隊首先進行了實驗，讓材料承受構建和操作電池所涉及的各種壓力。納米帶以優(yōu)異的表現(xiàn)通過了這次質量檢查。

接下來，他們使用實際電池中常見的材料構建了一個固態(tài)電池單元：正極采用磷酸鐵鋰，負極采用鈦酸鋰。當然，電解質是由團隊的新型神奇材料制成的。

這項測試的結果好壞參半。研究人員報告稱，雖然納米帶成功在電極之間傳輸了鋰離子，但在快速充放電過程中，離子偶爾會出現(xiàn)緩沖。

團隊將這一階段標記為需進一步研究，隨后將電池單元放入有機溶劑中，它像“棉花糖”在水中一樣溶解了，Cho回憶道。

魔法無法解決所有問題

“我們不想說我們用這種材料解決了所有問題，”Cho承認。他表示，概念驗證展示了有希望的結果，但電池性能遠低于行業(yè)標準。

話雖如此，研究人員在近期內(nèi)對這種材料的設想更多是一種整合了這種材料的電解質（可能是一兩層），而不一定是整個電池。Cho解釋說，即使電池中有一小部分由這種材料制成，也可以輕松啟動回收過程。

風險很高。電動汽車銷量持續(xù)攀升。而鋰的供應量眾所周知并不充足。如果電動汽車行業(yè)青睞這種材料，它可能為大規(guī)?；厥珍噺U料開辟新的機遇。但團隊必須證明這項投資確實值得 —— 而且越快越好。

如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！