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變廢為寶,廢舊玻璃瓶讓鋰電池性能提高4倍

每年都有大量的廢舊玻璃瓶被送入垃圾填埋場或是破損之後被隨意丟棄, 不僅污染了環境, 還造成了浪費, 那麼能不能把這些玻璃瓶進行更深層次的回收再利用呢, 於是就有研究人員盯上了它們, 而這一次, 玻璃瓶的用途完全不同以往, 簡直是一次華麗轉身。

加利福尼亞大學河濱分校伯恩斯工程學院的研究人員已經研發出用廢玻璃瓶和一個低成本的化學工藝製造高性能鋰離子電池納米矽陽極的方法。 這種電池將擴展電動車和插電式混合動力電動車的應用範圍, 並可以以較低的成本, 為手機和筆記型電腦等個人電子產品提供更多的電力。

如預期的那樣, 在實驗室測試中, 使用玻璃瓶基矽陽極製造的紐扣電池, 性能大大優於傳統電池。 碳塗覆的玻璃衍生矽(gSi @ C)電極在400次迴圈後, 以C / 2速率顯示出優異的電化學性能, 容量為1420毫安培/克。

矽陽極可以比常規石墨陽極存儲10倍以上的能量, 但是在充放電期間的膨脹和收縮使得它們不穩定。 現如今已證實將矽尺寸縮小到納米尺度可減少這一問題, 通過結合大量的且相對純淨的二氧化矽和低成本的化學反應, 研究人員創建了鋰離子半電池,

能比傳統的石墨陽極儲存約四倍以上的能量。

自然雜誌”科學報告中曾發表過一篇關於該研究的文章, 題目為“玻璃瓶中衍生的矽作為整個鋰離子電池蓄電單元的陽極材料”, 機電工程教授Cengiz Ozkan和電氣工程教授Mihri Ozkan是該專案的主要負責人。

製造納米矽基負極需要三個步驟, 首先將玻璃壓碎, 研磨成精細的白色粉末, 然後在粉末中加入鎂並加熱使其發生化學反應, 最後在生成的混合物外面塗一層碳。 矽納米顆粒更加穩定, 也能提高電池的儲電能力。 研究員說, 該化學反應成本很低, 他們已申請專利, 之後會將這種電池投入生產。

研究首席作者 Changling Li 表示:“我們從垃圾填埋場找尋這種廢棄物開始, 一手將它打造成了儲能量更高、充電速度更快、性狀更穩定的商用紐扣電池, 其在未來十年的前景非常光明”。

有關這項研究的詳情, 已經發表在近日出版的《科學報告》(Scientific Reports)期刊上。

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