Аноды из ненужного упаковочного наполнителя оказались эффективней тех, что представлены на рынке

Ученые продемонстрировали, как преобразовать ненужные упаковочные материалы в высокоэффективные углеродные электроды для перезаряжаемых литий-ионных батарей, которые превосходят обычные графитовые электроды, демонстрируя экологичный подход для повторного использования отходов.

У каждой батареи есть два электрода — анод и катод. Аноды у большинства современных литий-ионных батарей сделаны из графита. В электролите содержатся ионы лития, которые сохраняются в аноде во время зарядки. И вот теперь ученые из университета Пурдю показали, как произвести аноды из пенопласта и упаковочного наполнителя на основе крахмала.

«У нас осталось много ненужного упаковочного наполнителя после установки нового лабораторного оборудования», вспомнил постдок Винодкумар Эташери. „Профессор Вайлас Пол предложил сделать что-либо полезное из этих остатков“.

Это простое предложение привело к потенциально новому экологичному применению упаковочных наполнителей. Результаты исследования показали, что новые аноды могут заряжаться быстрее и обладают более высокой емкостью по сравнению с доступными на рынке графитовыми анодами, сообщил Пол.

Результаты представлены в ходе 249-й национальной конференции и выставки Американского химического общества в Денвере, 22-26 марта.

«Хотя упаковочные наполнители используются во всем мире как прекрасное решение для доставки, они плохо распадаются, и перерабатываются лишь 10 процентов», отметил Пол. „Вследствие низкой плотности большие контейнеры требуют перевозки и доставки к месту переработки, что достаточно дорого и не обеспечивает много прибыли от вложений“.

Следовательно, упаковочные наполнители чаще закапывают в землю, где они распадаются десятилетиями. И хотя наполнители на основе крахмала более безвредны для среды, чем пенопласт, они содержат химические вещества и детергенты, способные загрязнить почву и воду, подвергая угрозе жизнь фауны.

Новый метод является весьма простым. «Обычно наполнители нагревают при температуре 500-900 градусов по Цельсию в условиях инертной атмосферы в присутствии или отсутствии транзитного катализатора соли металла», сообщил исследователь.

Полученный материал перерабатывается в аноды.

«Процесс недорогой, экологически мягкий и потенциально практичный для крупномасштабного производства», сказал Эташери. „Микроскопические и спектроскопические исследования доказали, что микроструктуры и морфологии, ответственные за электрохимические действия, сохраняются после множества циклов зарядки-разрядки“.

Частицы существующих анодов в 10 раз толще, чем новые аноды, и обладают повышенным электрическим сопротивлением, что увеличивает время зарядки.

«В нашем случае, если мы подвергнем материал литированию в ходе зарядки батареи, зарядка и разрядка будут проходить быстрее», сообщил Пол.

Углеродные аноды из упаковочного наполнителя показали емкость 420 миллиамперчасов на грамм, что выше теоретической емкости графита (372).

«Долгосрочная электрохимическая эффективность этих углеродных электродов очень стабильна», добавил Эташери. „мы подвергли их 300 циклам и не выявили какой-либо значимой потери емкости. Эти электроды кажутся многообещающими, в том числе, для натрий-ионных батарей. Будущая работа будет включать шаги для потенциального улучшения эффективности благодаря дальнейшей активации для увеличения площади поверхности и размера пор“.

Ссылка по теме: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-03/pu-npt031715.php

23.03.2015


Подписаться в Telegram



Энергия

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса