Названный «Кремний, Полученный из Стеклянных Бутылок как Материалы Анода для Литий-ионных Полных Батарей Клетки», статья, описывающая исследование, была опубликована в журнале Nature Научные Отчеты. Сенджиз Озкэн, преподаватель машиностроения, и Мири Оцкан, преподаватель электротехники, привели проект.Даже с сегодняшними программами утилизации, миллиарды стеклянных бутылок заканчиваются в закапывании мусора каждый год, побуждая исследователей спросить, мог ли бы кремниевый диоксид в ненужных бутылках напитка обеспечить высокие наночастицы кремния чистоты для литий-ионных аккумуляторов.
Кремниевые аноды могут сохранить до 10 раз больше энергии, чем обычные аноды графита, но расширение и сжатие во время обвинения и выброса делают их нестабильными. Сокращение кремния к наноразмерному, как показывали, уменьшало эту проблему, и объединяя богатую и относительно чистую форму кремниевого диоксида и недорогой химической реакции, исследователи создали литий-ионные батареи полуклетки, которые хранят почти в четыре раза больше энергии, чем обычные аноды графита.
Чтобы создать аноды, команда использовала процесс с тремя шагами, который включил сокрушительный и размалывающий стеклянные бутылки в прекрасное превосходство белых, magnesiothermic сокращение, чтобы преобразовать кремниевый диоксид в наноструктурированный кремний и покрытие кремниевые наночастицы с углеродом, чтобы улучшить их стабильность и свойства аккумулирования энергии.Как ожидалось батареи клетки монеты сделали использование стеклянных основанных на бутылке кремниевых анодов, значительно выиграл у традиционных батарей в лабораторных испытаниях.
Полученный кремний углеродного стекла с покрытием (gSi@C) электроды продемонстрировал превосходную электрохимическую работу с мощностью ~1420 мА/ч/г по уровню C/2 после 400 циклов.Чанглинг Ли, аспирант в материаловедении и технический и ведущий автор на бумаге, сказал, что одна стеклянная бутылка обеспечивает достаточно нанокремния для сотен батарей клетки монеты или три пять батарей клетки мешочка.«Мы начали с ненужного продукта, который направился к закапыванию мусора и созданным батареям, которые сохранили больше энергии, заряженной быстрее, и были более стабильными, чем коммерческие батареи клетки монеты.
Следовательно, у нас есть очень перспективные кандидаты на литий-ионные аккумуляторы следующего поколения», сказал Ли.Это исследование является последним в серии проектов во главе с Mihri и Cengiz Ozkan, чтобы создать аноды литий-ионного аккумулятора из безвредных для окружающей среды материалов.
Предыдущее исследование сосредоточилось на развитии и тестировании анодов от portabella грибов, песка и diatomaceous (богатая окаменелостью) земля.