日本造纸商正尝试用树木开发电动汽车电池

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日本制纸工业株式会社 （Nippon Paper Industries Co.）的正尝试在纤维素纳米纤维（CNF, cellulose nanofibers）的使用方面取得新的突破。

纤维素纳米纤维是通过将木浆精制至百分之一微米或更小的尺寸而生产的材料，该材料目前已用于尿布或食品添加剂等产品中。纳米纤维素是一种来源于植（动）物或微生物的天然绿色纳米材料，拥有高表面化学活性、独特的网络结构、优异的力学强度和高比表面积等优良特性。通过层层自组装、原位化学聚合和电化学沉积等方式，纳米纤维素可与金属氧化物、导电聚合物和二维纳米材料等多种纳米粒子高效复合，形成不同微观尺寸和结构特性的纳米纤维素基多孔膜材料和导电复合材料，在金属离子电池、超级电容器等储能器件用隔膜和电极材料领域具有广阔的应用前景[1]。日本制纸工业株式会社希望用纤维素纳米纤维制造超级电容器存储和释放能量，以减少传统电池对环境的影响。

超级电容器将无质量的电子保持在电场中，而电池则以化学形式存储能量。几十年来，超级电容器在特殊应用中发挥着重要作用。日本纸业首席执行官野泽彻（Toru Nozawa）在接受采访时表示他们正在加快与其他公司的合作，寻求该技术在各领域的实际用途。该公司计划在大阪世博会上展示相关研究成果，并希望在2025年实现该技术的全面商业化。

今年3月《自然》杂志上发表的一篇论文中，包括Fukuhara在内的一组科学家证明了CNF的超级电容器可用于存储大量电能，并可能适用于手持式电子产品，运输和可再生能源的存储 [1]。

Image credit: Nippon Paper Industries Co.
Nippon Paper Industries Co.的大规模纤维素纳米纤维生产设施

趋势

可再生能源储备、超级电容器、清洁电能储备

相关信息

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案例

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变革性影响

该技术的成熟将提高电动汽车和储能系统的容量和使用寿命，大大缩短充电时间，安全风险更低，并且减少对钴或镍等贵重金属的依赖。

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[1] Fukuhara, M., Kuroda, T., Hasegawa, F. et al. Amorphous cellulose nanofiber supercapacitors. Sci Rep 11, 6436 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-85901-3