随着对电动汽车的需求飙升，科学家们正在寻找制造可持续电池的材料。木质素是使树木变得木质的物质，正逐渐成为一个强有力的竞争者。

数字媒体的兴起、办公印刷的衰落以及邮寄方式的日益普及——以及其他因素——意味着纸张已经开始稳步下降。

工程师研究使用木质素（一种在树木中发现的聚合物）的可能性。一棵树的大约 30% 是木质素，具体取决于树种——其余大部分是纤维素。

木质素是树木中的胶水，可以将纤维素纤维粘合在一起，也可以使树木非常坚硬。

木质素是一种聚合物，含有碳。碳是电池中称为阳极的重要部件的绝佳材料。您手机中的锂离子电池几乎肯定有石墨阳极——石墨是一种具有层状结构的碳。

工程师决定，他们可以从他们的一些设施已经生产的废纸浆中提取木质素，并加工该木质素以制造用于电池阳极的碳材料。

随着越来越多的人购买电动汽车并在家中储存能量，预计未来几年全球对电池的需求将急剧增长。

2015 年，全球电池库存每年需要额外增加几百吉瓦时 (GWh)，但随着世界逐渐远离化石燃料，到 2030 年，这将激增至每年额外需要数千 GWh。问题在于，我们今天所依赖的锂离子电池在很大程度上依赖于对环境有害的工业过程和采矿。此外，这些电池的某些材料有毒且难以回收。制造合成石墨需要将碳一次加热至高达 3,000C 的温度数周。

科学家正在寻找更广泛使用的可持续电池材料。有人说我们可以在树上找到它们。

通常，所有电池都需要阴极和阳极——分别是正极和负极，称为离子的带电粒子在其间流动。例如，当电池充电时，锂离子或钠离子会从阴极转移到阳极，就像汽车停在多层停车场一样。

你希望这种材料的停车结构的主要特性是它可以很容易地吸收锂或钠并让它离开，而且它不会碎裂。

当电池放电以便为电动汽车等设备提供动力时，离子在释放电子后移回阴极-电子穿过电路中的电线，将能量传递给车辆。

石墨是一种“非凡”的材料，因为它作为可靠的阳极能够很好地发挥作用，使此类反应得以发生。包括木质素衍生碳结构在内的替代品正在努力证明它们能够胜任这项工作。

然而，正在探索木质素在电池开发中的潜力，从木质素中制造石墨烯——另一种形式的碳。这个过程涉及加热木质素——但加热到的温度远不及合成石墨生产所需的温度.

由此产生的碳结构的一个重要特征是它是“无定形的”或不规则的，它实际上允许离子进出更多的流动性。

可以制造出包含复杂、不规则碳结构和大量富氧缺陷的导电垫。这些缺陷似乎提高了钠离子电池中阳极与从阴极转移的离子的反应性，从而缩短了充电时间：“这种导电垫非常适合电池。”

有研究者在实验室环境中制造了木质素衍生的阳极。它是一种可能有许多潜在用途的副产品。在实验中，他们可以使用木质素制造具有自支撑结构的阳极，不需要胶水或铜基集电器——锂离子电池中的常见组件。这可以降低木质素衍生碳阳极的成本。

还有可持续性问题。只要用于阳极生产的木质素是作为造纸过程的副产品提取的，就不会为了制造电池而砍伐额外的树木。任何试图用木质素制造阳极的人都必须确保木质素来源的林业也是可持续的。如果纸浆行业不可持续，那么材料本身就不是可持续衍生材料。

除了阳极之外，至少还有一种方法可以将木质素用于电池。这是位于阴极和阳极之间的组件——它帮助离子在电极之间流动，但也迫使电子通过电池所连接的电路采用所需的路径。换句话说，它可以防止电子在电极之间简单地弹跳，这会使您的智能手机像门钉一样死机。

你可以从石油中获得用于电解质的聚合物，找到替代的、可持续的来源将是有益的。

使用木质素的想法是在尝试在太阳能电池板中使用这种材料后产生的——结果略显平淡。你在太阳能电池中获得的效率相对有限，因为木质素是棕色的，所以它实际上吸收了一些光，在电池中，这无关紧要。

对于阳极生产，木质素经过热处理以将其分解成其组成成分碳。但是自称为“聚合物专家”说，他更喜欢以聚合物形式使用它。考虑到这一点，他和同事开发了一种凝胶聚合物电解质，有助于离子在实验性钾电池中的移动。“实际上结果非常好，”他说。

从理论上讲，您可以制造一种电池，该电池在电解质中使用木质素聚合物，在阳极中使用木质素衍生的碳。

源：BBC