盖世汽车讯 薰衣草因其香味而享誉全球，但其农业废弃物（每年约1,000至1,500吨）长期以来一直是一种未充分利用的副产品。据外媒报道，国际研究团队现在已经成功地将这种花卉废料转化为硬碳（HC），并将其用作高性能电池阳极材料。

图片来源：《Journal of Power Sources》

科学家们发现，电化学预钠化是稳定由薰衣草花废料制成的新一代低成本钠离子电池（SIB）的最优策略。此次突破解决了此前制约生物基电池材料性能的关键性“钠储备”短缺问题。因为植物组织的天然微观结构在转化过程中得以保留，这显著增强了电解液的渗透性，使离子能够更快地移动，并提高了钠的扩散率，从而提高了电池的整体速度和效率。

为了构建功能性的“全电池”系统，研究人员将薰衣草衍生的阳极与P2型阴极（具体为Na0.67Mn0.9Ni0.1O2）配对。他们发现，在阴极结构中引入镍（Ni）至关重要，因为它可以提高电子导电性和结构稳定性。

研究人员用Na0.67MnNiO2作为阴极材料，以薰衣草花废料衍生的硬碳作为阳极材料，开发出了成本效益高的钠离子电池，并将其性能与各种预钠化策略进行了比较，包括直接接触法、电化学法和化学法。

对各个组件进行电化学测试表明，阴极容量为200mAh/g，100次循环后容量保持率为42%；阳极容量达到360mAh/g，100次循环后容量保持率为67.4%。

研究人员解释说：“植物来源的硬碳既可持续又经济。这项研究凸显了利用广泛可得的前体开发钠离子电池的潜力，从而确保了全球能源转型的可扩展性。”

该体系面临的主要挑战之一是使用这些可持续材料时固有的“钠缺乏”问题。为了弥合这一差距，该团队系统地比较了三种预钠化方法，以便在使用前向电池中“预加载”额外的钠。其中，直接接触法提供了最高的初始容量，但长期稳定性较差；化学预钠化法应用可扩展，但效果存在波动；而电化学预钠化法提供了更优异的循环稳定性和更高的能量密度。

该研究得出结论：电化学预钠化提供了最佳平衡，能实现更高能量密度和长期耐用性，从而满足商用固定式储能系统的需求。

研究人员利用包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在内的常用技术，以及原位同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）光谱等非常规方法，对两个电极的结构特性进行了彻底表征，以追踪实时结构和电子变化情况。

这些结果表明，阴极保持了稳定的六边形结构，而薰衣草衍生的阳极具有多孔表面，非常适合钠存储。