这种能像糖果一样溶解的“神奇”材料，正是电动汽车缺失的东西

这种材料能自组装且易溶解，为制造电动汽车电池提供了一种易于回收的替代方案。

环保型电动汽车的讽刺之处在于它们会产生堆积如山的电子垃圾。到目前为止，大多数针对电动汽车电池回收的努力都成本高昂且具有化学毒性 —— 而且这些方法并未得到广泛应用。然而，由于麻省理工学院（MIT）的一项突破性进展，这种情况可能很快会发生改变。

在8月28日发表于《自然·化学》的一篇论文中，研究人员描述了一种新型自组装材料，它能在有机溶剂中轻松溶解。作为固态电池单元中的电解质，它的表现相当不错 —— 而固态电池正是各大电动汽车生产商竞相投入应用的设计。研究人员表示，值得注意的是，该过程不需要苛刻的化学和热条件（这些条件使得电动汽车电池回收如此困难），为大规模回收电池提供了广阔前景。

“我们的方法是从易回收材料入手，并设法使其与电池兼容，”该研究的主要作者、斯坦福大学材料科学家 Yukio Cho 告诉媒体。“从一开始就为可回收性设计电池是一种新方法。”

真正的魔法起源

Cho表示，这种“回收优先”方法的灵感来自《哈利·波特》中的一个场景：邓布利多教授用手轻轻一挥，就用魔法修复了一栋旧房子。

为了在电动汽车电池中复制这种魔法，Cho和他的同事们仔细研究了每个电池组件的功能。他们发现最棘手但最基础的部分是电解质，它在正极和负极之间传输锂离子。从回收优先的角度来看，关注电解质也很有意义，因为电解质高度易燃，会降解成有毒且难以处理的废物。

对于他们的“神奇”电解质，该团队选择了芳纶两亲分子（AAs），这是一类在水中自组装并模仿凯夫拉纤维化学结构和稳定性的分子（这令人惊讶）。然后，他们将可传导锂离子的聚乙二醇（PEG）连接到每个分子的一端。

当团队将这种分子系统暴露于水中时，他们发现它自组装成一种能够在其表面传输离子的纳米带结构 —— 也就是说，成为一种功能性电解质。

这种神奇材料能制造出神奇的电池吗？

下一步是确保这种材料能够在真实电池中正常运作。为了测试他们的创造，团队首先进行了实验，让材料承受构建和操作电池所涉及的各种压力。纳米带以优异的表现通过了这次质量检查。

接下来，他们使用实际电池中常见的材料构建了一个固态电池单元：正极采用磷酸铁锂，负极采用钛酸锂。当然，电解质是由团队的新型神奇材料制成的。

这项测试的结果好坏参半。研究人员报告称，虽然纳米带成功在电极之间传输了锂离子，但在快速充放电过程中，离子偶尔会出现缓冲。

团队将这一阶段标记为需进一步研究，随后将电池单元放入有机溶剂中，它像“棉花糖”在水中一样溶解了，Cho回忆道。

魔法无法解决所有问题

“我们不想说我们用这种材料解决了所有问题，”Cho承认。他表示，概念验证展示了有希望的结果，但电池性能远低于行业标准。

话虽如此，研究人员在近期内对这种材料的设想更多是一种整合了这种材料的电解质（可能是一两层），而不一定是整个电池。Cho解释说，即使电池中有一小部分由这种材料制成，也可以轻松启动回收过程。

风险很高。电动汽车销量持续攀升。而锂的供应量众所周知并不充足。如果电动汽车行业青睐这种材料，它可能为大规模回收锂废料开辟新的机遇。但团队必须证明这项投资确实值得 —— 而且越快越好。

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