無需稀有金屬的「木質電池」就快來了

2021/12/27


  日本製紙成功利用「木質電池」使燈泡發光。特點是利用木質原料,不使用供應緊張的稀有金屬。雖然點亮燈泡的時間僅為約7秒鐘,但今後將增加容量,力爭到2023年度用於無人機,到2030年用於智慧手機。還計劃用於純電動汽車。

  

把電壓為3伏的小電燈泡點亮了約7秒鐘

   

  木質電池是使用從紙漿中提取的直徑3奈米的「纖維素奈米纖維(CNF)」製作的蓄電體。加工為薄膜狀,以鋁箔夾住,形成電極。

   

  2021年3月,日本製紙攜手東北大學的福原幹夫等人發現,利用CNF表面的凹凸處附著電子能蓄電的性質,實現充放電。與進行數百萬次充放電也不劣化的電容器具有相同原理。

   

電極部分僅使用鋁箔,不使用稀有金屬

    

  在此次的點燈實驗中使用的是20平方釐米的採用CNF的電池,厚度為0.05毫米,重0.15克。小燈泡(電壓為3伏,電流為0.025安培)點亮約7秒鐘,顯示蓄電性能的重量能量密度為每公斤約1.0瓦時。據稱有時出現10瓦時的數值。如果單純計算,相當於鋰電池的200分之1和20分之1。

    

  日本製紙計劃2023年度製造出面向室內小型無人機的試製電池,力爭2030年用於智慧手機和小型家電,還考慮用於純電動汽車。

    

新電池的關鍵是纖維素奈米纖維(CNF)

   

  鋰電池採用鈷和鎳等稀有金屬。由於用於純電動汽車的需求擴大,鋰漲至每公斤約30美元,在1年裏漲至2倍以上。鈷也達到約2倍的每噸6萬多美元。

      


       

  從鈷的産量來看,剛果民主共和國佔世界的7成,鎳則是中國佔逾2成。隨著純電動汽車普及,從經濟安全保障的角度出發,減少稀有金屬的使用量成為課題。日本製紙的電池在心臟部位不使用稀有金屬,能利用覆蓋日本國土3分之2的森林。

    

纖維素奈米纖維被用於糖果和洗髮精等的添加劑

   

  CNF的主要用途是糖果和洗髮精等的添加劑,用量有限。日本製紙計劃到2030財年(截至2031年3月)使合併營業收入增至1.3萬日元,比2020財年增加29%。其中,包括CNF在內的新材料等有望達到650億日元。

  

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