美國加州大學河濱分校 (UC Riverside)工程學院的研究人員們發現，波特菇(portabella mushroom)可用于讓手機電池的性能與容量免于隨時間演進而退化的影響。

 

研究人員利用波特菇制造出新型的鋰離子電池陽極，這種波特菇的價格便宜、環保，而且易于生產。相形之下，目前業界標準的可充電鋰離子電池陽極一般采用人造石墨，這種人造石墨需要繁瑣的凈化與準備過程，使得制造成本較高，而且也對環境有害。

 

隨著電動車(EV)與電子產品對于電池的需求持續增加，業界正積極尋找一種便宜且永續的能源來取代石墨。利用生物質(biomass)，從生物或有生命的有機體中取得可代替石墨的生物材料，由于其中含碳量高、低成本且環保，近來已經受到廣泛的關注了。

 

加州大學河濱分校的工程師對于利用蘑菇作為生物質能的形式特別感興趣，因為過去的研究已經確定了這種波特菇具有相當多孔的特性，顯示他們有許多小空間可讓液體或空氣流通。這種孔隙度對于電池也十分重要，因為它可為能量的儲存與轉換提供更多的空間，可說是改善電池性能的關鍵。

 

此外，蘑菇中的高鉀鹽濃度還可活化更多孔隙，使其隨時間進展增加電解質活性材料，從而逐漸提高性能。

 

傳統的陽極讓鋰離子在前幾個周期內完全存取大部份材料，同時，電極也從那時起開始損壞而影響電池容量。波特菇碳陽極技術在優化后可取代石墨陽極，而且還能提供一種無黏合劑與免電流收集器的方式來制造陽極。

 

“使用這種電池材料，未來的手機電池可望在多次使用后仍具有高續航力，而不至于隨時間的演進而越來越少；這是由于在電池充電與放電過程中活化了電池碳架構中的盲孔，”加州大學河濱分校材料科學與工程系研究生Brennan Campbell表示。

 

這項主題為“鋰離子電池的生物衍生、無黏合劑、分層多孔陽極研究”(Bio-Derived, Binderless, Hierarchically Porous Carbon Anodes for Li-ion Batteries)的研究成果已經發表在《Scientific Reports》期刊中，作者包括加州大學河濱分校工程學院教授Cengiz Ozkan與Mihri Ozkan及其學生Campbell、Robert Ionescu與 Zachary Favors等人。

 

該校機械工程以及材料科學與工程教授Cengiz Ozkan表示，從生物材料衍生而來的碳納米結構(例如蘑菇)，可望成為取代電池中石墨陽極的綠色、永續替代材料。

 

 

 

納米帶狀結構經過熱處理后可轉變成為互連的多孔網絡結構，這對于電池陽極來說至關重要，因為這種結構具有非常大的表面積，可用于儲存能量，可說是改善電池性能的關鍵。

 

加州大學河濱分校電子與計算機工程教授Mihri Ozkan指出，諸如石墨等傳統碳材料的問題之一在于通常得同時用酸和堿等化學材料來準備，而其活化過程又很不環保。因此，該校研究團隊專注于研究利用大自然的碳材料來制造電池，例如采用波特菇的菌傘表皮。

 

根據統計，2020年以前預計全球將打造近6百萬輛電動車，這大約需要90萬噸石墨原材料來制造電池陽極。然而，目前必須使用氫氟酸和硫酸等刺激性的化學材料來處理石墨，過程中可能導致大量的有害廢料。歐盟(EU)預計未來將不再繼續使用這種途徑。