У батарей есть два электрода, названные анодом и катодом. Аноды в большинстве сегодняшних литий-ионных аккумуляторов сделаны из графита. Литиевые ионы содержатся в жидкости, названной электролитом, и эти ионы сохранены в аноде во время перезарядки.
Теперь, исследователи в Университете Пердью показали, как произвести углеродную наночастицу и микролистовые аноды от полистирола и основанного на крахмале упаковочного арахиса, соответственно.«Мы получали много упаковывающего вещи арахиса, открывая нашу новую лабораторию», вспомнил партнер постдиссертации Винодкумар Этакери. «Профессор Вилас Пол предложил, чтобы путь сделал что-то полезное с этим арахисом».
Это простое предложение привело к потенциально новому экологичному заявлению на отходы упаковки. Результаты исследования указывают, что новые аноды могут зарядить быстрее и обеспечить выше «определенную способность» по сравнению с коммерчески доступными анодами графита, сказал Политик.Новые результаты представляются во время 249-го американского Химического Общества Национальная Встреча & Выставка в Денвере 22-26 марта. Работа была выполнена Etacheri, Политическим и студенческим студентом химического машиностроения Чалджи Натаном Хуном.
«Хотя упаковывающий вещи арахис используется во всем мире в качестве прекрасного решения для отгрузки, их общеизвестно трудно сломать, и только приблизительно 10 процентов переработаны», сказал Политик. «Из-за их низкой плотности, огромные контейнеры требуются для транспортировки и отгрузки в переработчика, который является дорогим и не предоставляет большую прибыль от инвестиций».Следовательно, упаковывающий вещи арахис часто заканчивается в закапывании мусора, где они остаются неповрежденными в течение многих десятилетий. Хотя основанные на крахмале версии более безвредны для окружающей среды, чем арахис полистирола, они действительно содержат химикаты и моющие средства, которые могут загрязнить почву и водные экосистемы, ставя под угрозу морских животных, сказал он.
Новый метод «является очень простым, прямым подходом», сказал Политик. «Как правило, арахис нагрет между 500 и 900 градусами Цельсия в печи под инертной атмосферой в присутствии или отсутствии катализатора соли металла перехода».Получающийся материал тогда обработан в аноды.«Процесс недорог, экологически мягок и потенциально практичен для крупномасштабного производства», сказал Этакери. «Микроскопические и спектроскопические исследования доказали микроструктуры, и морфология, ответственная за превосходящие электрохимические действия, сохранена после многих циклов выброса обвинения».Коммерческие частицы анода приблизительно в 10 раз более толстые, чем новые аноды и имеют более высокое электрическое сопротивление, которые увеличивают зарядное время.
«В нашем случае, если мы – lithiating этот материал во время зарядки батареи, это должно путешествовать на расстояние на только 1 микрометр, таким образом, Вы можете зарядить и освободить от обязательств батарею быстрее, чем Ваш коммерчески доступный материал», сказал Политик.Поскольку листы тонкие и пористые, они позволяют лучший контакт с жидким электролитом в батареях.
«Эти электроды показали особенно более высокое литий-ионное выполнение хранения по сравнению с коммерчески доступными анодами графита», сказал он.Полученные из упаковки из-арахиса углеродные аноды продемонстрировали максимальную определенную мощность 420 мА/ч/г (часы миллиампера за грамм), который выше, чем теоретическая мощность производства графита (372 мА/ч/г), сказал Этакери.«Долгосрочные электрохимические исполнения этих углеродных электродов очень стабильны», сказал он. «Мы периодически повторили его 300 раз без значительной полной потери.
Эти каменноугольные электроды также обещают для перезаряжающихся батарей иона натрия. Будущая работа будет включать шаги, чтобы потенциально улучшить работу дальнейшей активацией, чтобы увеличить площадь поверхности и размер поры, чтобы улучшить электрохимическую работу».