新的加工技术将用过的包装花生转化为电池组件

电池有两个电极，称为阳极和阴极。今天大多数锂离子电池的阳极都是用石墨制成的。锂离子包含在称为电解质的液体中，并且这些离子在再充电期间存储在阳极中。现在，普渡大学的研究人员已经展示了如何分别用聚苯乙烯和淀粉基包装花生制造碳纳米粒子和微片阳极。

“在建立我们的新实验室的过程中，我们收获了很多包装花生，”博士后研究员VinodkumarEtacheri回忆道。“VilasPol教授建议用这些花生做一些有用的事情。”

这个简单的建议为包装废弃物带来了潜在的新型环保应用。Pol表示，研究结果表明，与市售的石墨阳极相比，新阳极可以更快地充电并提供更高的“比容量”。

新发现将于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展出。这项工作由Etacheri，Pol和本科化学工程专业学生ChulgiNathanHong完成。

“虽然包装花生在世界范围内被用作运输的完美解决方案，但它们众所周知难以分解，只有约10%被回收，”Pol说。“由于密度低，运输和运输到回收商需要巨大的容器，这是昂贵的，并没有提供太多的投资利润。”

因此，包装花生通常最终进入垃圾填埋场，几十年来它们一直保持完整。他说，虽然基于淀粉的版本比聚苯乙烯花生更环保，但它们含有可污染土壤和水生生态系统的化学品和清洁剂，对海洋动物构成威胁。

Pol说，新方法“是一种非常简单，直接的方法”。“通常，在存在或不存在过渡金属盐催化剂的情况下，在惰性气氛下，在炉子中将花生加热到500至900摄氏度。”

然后将所得材料加工成阳极。

“这个过程价格低廉，对环境无害，对大规模生产也很有用，”Etacheri说。“微观和光谱分析证明，在许多充放电循环后，微观结构和形态学能够保持优异的电化学性能。”

商业阳极颗粒比新阳极厚约10倍并且具有更高的电阻，这增加了充电时间。

“在我们的情况下，如果我们在电池充电期间对这种材料进行锂化，它必须行进1微米的距离，因此您可以比市售材料更快地对电池进行充电和放电，”Pol说。

由于片材薄且多孔，它们可以更好地与电池中的液体电解质接触。

“与市售的石墨阳极相比，这些电极的锂离子存储性能显着提高，”他说。

Etacheri说，包装-花生碳源阳极的最大比容量为420mAh/g(每毫克毫安小时)，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，”他说。“我们将其循环300次而没有明显的容量损失。这些碳质电极也有可能用于可充电钠离子电池。未来的工作将包括通过进一步活化来提高性能以增加表面积和孔径以改善电化学性能的步骤。

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