开采电池所需的锂和其他矿物对环境造成的影响越来越大。但我们周围有替代材料。

压缩。没电了。在大街上，有一台提款机仍在愉快地发放钞票。部分归功于烧焦的棉花。因为这台提款机内部有一个备用电池——电池中含有精心燃烧的棉花中的碳。

老实说，确切的过程是秘密的。温度是秘密，大气是秘密。压力也是秘密。

表示需要高于 3,000C 的高温。1 公斤棉花可产生 200 克碳，每个电池只需要 2 克碳。

研究人员合作开发的电池中，碳被用作阳极——两个电极之一，离子（电池中的带电粒子）在这两个电极之间流动。当电池充电时，离子沿一个方向移动；当电池向设备释放能量时，离子沿另一个方向移动。大多数电池使用石墨作为阳极，但认为他们的方法更具可持续性，因为他们可以使用纺织行业的废棉制造阳极。

由于电动汽车和大型储能系统的兴起，预计未来几年对电池的需求将巨大，一些研究人员和企业正在疯狂开发当今常见的锂离子和石墨电池的可能替代品。他们认为我们可以使用更具可持续性和广泛使用的材料来生产电池。

锂矿开采会对环境产生相当大的影响。提取金属需要大量的水和能源，这个过程可能会在景观中留下巨大的伤痕。回收的锂通常进行精炼。石墨也是由化石燃料开采或制成的，这两者也会对环境产生负面影响。

很容易想象，当电池材料经过采矿和运输时，碳足迹会如何真正增加。

从海水到生物废物和天然色素，自然界有一长串潜在的替代品，这些替代品将得到更广泛的应用——困难的部分是证明它们中的任何一种都可以与市场上现有的电池类型真正竞争。在我们这个充满小玩意的世界里，它似乎是不可或缺的。

宣传提高电池性能以及使电池更环保的可能性。我们的碳比石墨具有更大的表面积。碳电池中阳极的化学性质如何使电池充电速度非常快，比现有锂离子电池快 10 倍。 

电池的阴极由“贱金属”氧化物制成。尽管没有透露具体是哪一种，但这些金属包括铜、铅、镍和锌，它们比锂等碱金属更容易反应，反应性也更差。声称正在开发双碳电极电池，其中两个电极均由植物碳制成。

对于提款机来说，能够快速为电池充电并不重要，但对于电动汽车来说，当你只想给它充电并行驶时，它就很重要了。

这不是唯一使用废弃生物材料中的碳的电池。开发了一种电池阳极，该阳极使用木质素中的碳，木质素是一种在树木中发现的粘合聚合物。

 一些研究人员表示，棉花还可以代替电解质，促进阴极和阳极之间的离子流动，从而有可能创造出 比目前可用的更稳定的固态电池。

但有些人认为自然界存在更大的、可能取之不尽用之不竭的能源。有些人认为，世界上浩瀚的海洋蕴藏着“几乎无限”的电池材料。

电池可将钠离子从海水中转移出来，以建立金属钠的储存库。为此设计了一种特殊的聚合物电解质，通过它可以储存金属钠。钠离子可能会通过。

海水在这里充当阴极，或带正电的电极。但没有阳极，因为钠不会带负电，它只是以中性形式堆积。多余的风能或太阳能可以用来积累钠，钠可以储存在那里直到需要时为止。

当你需要能量时，你可以逆转这个过程并发电，并描述了如何将金属简单地返回海洋。

不过，这也存在一些挑战。温和地说，钠（很像锂）与水接触时会发生剧烈反应。“会爆炸。” 因此，确保海水不会泄漏到钠库中至关重要，否则灾难可能会随之而来。

因此， 一些研究人员正在寻找一种 在我们的骨骼和牙齿等许多地方天然存在的材料——钙，作为阴极的更安全的替代品。例如，它可以与硅结合，在未来的电池中有助于钙离子的运输。

可以为未来电池带来魅力的材料清单只会变得更加奇怪。长期以来一直在研究醌（植物和其他生物体中发现的生物色素）作为电池电极的潜力。甚至用一种源自指甲花的分子取得了有希望的结果，指甲花是一种来自指甲花树的纹身染料。

“这是我们的梦想，”。“我们希望制造一种可持续的电池。”

障碍之一是天然指甲花分子非常容易溶解。当用作阴极时，它逐渐溶解到液体电解质中。但约翰解释说，通过将四个指甲花分子组合在一起并添加锂，他们能够制造出一种晶体结构更加坚固的可回收材料。

因为结晶度增加，溶解度降低。

约研究的电池设计可能没有足够高的容量来为电动汽车提供动力，但有一天它们可能会用于小型可穿戴设备。例如，也许是测量糖尿病患者血糖水平或其他生物标记物的小工具。

其他研究人员正在考虑使用玉米废料和瓜子壳等多种材料来生产用于电池的新型电极。然而，挑战可能在于如何以能够满足电池行业不断增长的需求的规模生产这些产品。

对于任何替代电池材料而言，总体挑战始终是满足非凡的预期需求。以当今的锂和石墨电池技术为例。如果我们继续使用石墨，到 2030 年，世界每年将需要约 2 兆吨石墨，以满足蓬勃发展的电池行业的需求。相比之下，现在为 700 千吨。

需求确实增加了两倍。这就是石墨替代品必须满足如此高标准的部分原因。对于任何新材料来说，达到这些规模都将非常困难。

将制造工艺从石墨中转移出来将非常昂贵，并且可能存在巨大的商业风险。

目前对使用生物废物作为碳阳极持怀疑态度，因为此类废物的来源可能并不总是非常环保。例如，生物多样性管理不善。

另一方面，在消费者似乎真正关心他们购买的产品的可持续性的市场中，来源适当的替代电池材料可能有更多的机会——无论电池是用生物废物衍生的碳还是任何其他可能更可持续的物质制成的。

源：BBC