大麻新型电池实现新突破，未来有望全面超越锂电

近期，美国北得克萨斯州大学和Bemp Research Corp的研究人员表示，他们已经开发出一种基于大麻的新型锂硫电池，被称为LiS/B4C-hemp。

据称，该电池将克服锂电在成本、重量、可扩展性、性能和可回收性方面的许多挑战，有望全面超越锂电。

大麻是优质的经济作物，植株中富含大麻素等各种化合物，含有200g.kg-1（以质量浓度计算）的韧皮纤维，800g.kg-1的粗亚麻纤维，丰富的磷、钾、镁、钙、铁、锌等矿物质，广泛应于与药品、保健食品、造纸、纺织、化工、日化等多个应用场景。

Bemp Research Corp创始人Son Nguyen介绍称，LiS/B4C-hemp在重量能量密度、安全性、尤其是成本和环境友好性方面均优于锂离子电池。我们使用了轻质且丰富的材料，如硫、硼和碳化大麻（大麻碳化后的纳米碳层），而不是重金属，如镍和钴。该种电池将适用于重型卡车和电动飞机。

一般来说，碳化大麻的纳米碳层是首先将大麻以24度加热176小时， 然后在700到800度之间快速加热获得了碳纳米层。 这种材料具有三大优点：

1、这些纳米碳层非常耐热。

2、生产成本低廉。

3、最重要它能提供比传统碳电池高得多的能量密度

纳米碳层可以达到每公斤12瓦，因此它的能力密度是普通电池的两到三倍。此外，大麻电池可以在短短几分钟内充满电。

尽管锂硫电池的高容量一直推动着科学家们努力开发其成为一种主流应用，但也一直受到稳定性问题的困扰。由于电池的正硫电极在充电过程中膨胀和收缩，它会受到显著的压力，从而损坏电极结构，影响电池性能。

一般而言，科学家们会使用石墨烯等昂贵的材料来解决这些问题，但石墨烯不可能大规模生产。因此在最新工艺中，研究人员选择大麻作为核心材料之一，因为它是一种更好、成本更低的解决方案，而且其耐用性可以帮助阴极承受数百个周期的收缩和膨胀。

大麻材料在某些方面可以与典型的石墨烯纳米片超级电容器性能相媲美，甚至在储能方面的表现比石墨烯超级电容器高出近200%，价格只有石墨烯的千分之一。

A，大麻衍生碳材料锂储存示意图

B，活化后的片状反应产物，插图图像显示单个芯片的规模

C，大麻衍生碳分层多孔结构示意图

研究人员还称，该新型锂硫电池比锂电更安全，因为如果电池被损坏、刺穿、弯曲或压碎，硫会立即与锂发生反应、不会燃烧。

此外，该电池中中没有金属氧化物，所以不存在像锂电那样的热失控风险。而且，由于没有钴或镍，锂是新型电池中唯一有价值的金属，回收要比锂离子电池容易得多。

Nguyen表示，该公司计划在2026年前批量生产这种新型电池。第一批应用将是无人机和重型电动汽车，如公共汽车和卡车。可预见，未来新型储能格局可能因此而改变。

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