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废物大改造:保丽龙球变身效能超越石墨的锂电池阳极

2020-07-08 责任编辑:

废物大改造:保丽龙球变身效能超越石墨的锂电池阳极

包裹里用来防止商品在运输过程中产生碰撞的「乖乖粒」(packing peanuts),常常在事后被扔进垃圾桶里,但现在有项新研究,可将乖乖粒从垃圾堆里拯救出来。美国普渡大学(Purdue University)最近发表一项研究──让乖乖粒作为锂电池阳极中的碳原料,除了可藉此将废弃物回收再利用外,乖乖粒做成的阳极效能甚至还超越传统的石墨阳极。

目前市面上的乖乖粒可区分为对环境较无害的澱粉乖乖粒、及有害的聚苯乙烯(PS)保丽龙乖乖粒,研究人员分别利用这 2 种乖乖粒,製作出碳微片及碳奈米微粒阳极。相较之下,商用石墨阳极比这种新技术所製成的阳极还厚 10 倍,且利用乖乖粒作为原料的阳极较薄、呈多孔状,比石墨阳极电阻还小,蓄电能力较强,可有效减少锂电池蓄电时间。

该阳极碳原料经过 300 次充放电循环后,电池容量并没有太大的改变,电量则达每克 420 毫安培小时(mAh),除了超越商用石墨每克 372 mAh 的效能外,也比先前曾有科学家以废弃轮胎製成的多孔碳黑原料作为锂电池阳极的每克 390 mAh 电量还要高。此外,研究人员也表示,这项阳极材料成本相当便宜,日后可望能大规模量产。

乖乖粒经常被用于包裹中,防止商品在运输过程遭受碰撞而损坏,但如此庞大的乖乖粒用量,大多都无法再利用,目前全球仅约 10% 的乖乖粒被回收,剩余 90% 则被当作废弃物一般弃置,在垃圾掩埋场一待就是数十年。

虽然澱粉製的乖乖粒较聚苯乙烯材质更环保,但其内含的化学物质会对土壤及水生生态系等带来汙染,甚至威胁海洋生物的生存。透过这项新技术,除了能提升锂电池阳极效能外,对环境来说也实为一大帮助。

研究人员表示,目前这种阳极材料性能相当稳定,且日后可望应用于可充电的纳离子电池。针对这项新技术,研究人员未来焦点将着重于利用活化原料的方式,以增加材料表面积及孔洞尺寸等,好提升这项锂电池阳极新技术的效能。

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