一个研究小组普渡大学开发了一种新的环保技术,将包装垃圾转化为碳电极,用于可充电的锂离子电池。这些高性能的电极已经被发现比标准的石墨电极更好。
电池有两个电极:阴极和阳极。目前的锂离子电池的阳极是由石墨材料制成的。一种叫做电解质的液体含有锂离子,在充电时锂离子被储存在阳极中。
该研究小组已经展示了用淀粉填充花生和聚苯乙烯分别制造微薄片阳极和碳纳米颗粒的方法。
我们在建立新实验室的时候收到了很多包装花生。维拉斯·波尔(Vilas Pol)教授建议用这些花生做一些有用的事情,他告诉博士后研究员维诺库马尔·塔切里(Vinodkumar Etacheri)。
这一建议导致了包装废料创新、环保应用的发展。欧洲杯足球竞彩根据研究结果,这种新型阳极不仅充电速度更快,而且比市场上现有的石墨阳极具有更高的比容量。
这项最新研究的结果将在2015年3月22日至26日在丹佛举行的第249届美国化学学会全国会议和博览会上公布。这项研究是由Vilas Pol教授、Etacheri教授和化学工程本科学生Chulgi Nathan Hong共同完成的。
“尽管包装花生在世界范围内被用作完美的运输解决方案,但众所周知,包装花生很难分解,只有大约10%的花生被回收。由于其密度低,运输和运输到回收商需要巨大的集装箱,这是昂贵的,并没有提供太多的投资利润。因此,包装的花生往往会被扔进垃圾填埋场,在那里它们会完好无损地保存几十年。虽然淀粉类花生比聚苯乙烯花生更环保,但它们确实含有化学物质和洗涤剂,会污染土壤和水生生态系统,对海洋动物构成威胁。新方法“是一种非常简单、直接的方法。通常,花生在有或没有过渡金属盐催化剂的惰性气氛下,在熔炉中被加热到500到900摄氏度之间。”波尔说。
随后产生的材料被加工成阳极。
“该工艺成本低廉,对环境无害,可能适用于大规模生产。微观和光谱分析证明,在多次充放电循环后,构成卓越电化学性能的微观结构和形貌得以保留。”Etacheri说。
与新型阳极相比,市面上可以买到的阳极颗粒厚度约为10倍,而且欧洲杯猜球平台电阻也更高,可以延长充电时间。由于薄片是多孔的和薄的,它们促进了与电池中存在的电解质更好的接触。
“在我们的情况下,如果我们在充电期间对这种材料进行锂化,它只需移动1微米的距离,所以你可以比你的商用材料更快地充电和放电电池。与商用石墨阳极相比,这些电极表现出更高的锂离子存储性能。”波尔说。
“填充花生衍生碳阳极的最大比容量为420mAh/g(毫安小时每克),高于石墨的理论容量(372mAh/g)。这些碳电极的长期电化学性能非常稳定。我们循环了300次,没有明显的容量损失。这些碳质电极在可充电钠离子电池中也很有前景。未来的工作将包括进一步活化,增加比表面积和孔径,以提高电化学性能,从而潜在地提高性能。”Etacheri结束。