Hupaisa: Paristot vanhasta lasista

Kierrätetyistä pulloista valmistetut akkuelektrodit ovat jopa tehokkaampia kuin perinteiset

Käytettyä lasia käytetään paristojen elektrodien valmistukseen uudessa prosessissa. © UC Riverside
lukea ääneen

Uusia hyötyjä tyhjistä pulloista: Tutkijat ovat tuottaneet nanomateriaalin paristoelektrodien rakentamiseksi murskatusta ja jatkojalostetusta hukkalasista. Painikkeet, joissa on nämä nanopiili-anodit, voivat tallentaa jopa neljä kertaa enemmän energiaa kuin perinteiset grafiittianodeilla varustetut akut. Suurin etu on kuitenkin uuden jätelasiakun alhaiset materiaali- ja valmistuskustannukset.

Tutkimus edistyy jatkuvasti pienempien ja tehokkaampien paristojen suunnittelussa. Esimerkiksi tuotiin markkinoille ympäristöystävällisiä ladattavia paristoja, jotka on valmistettu typeryskullasta, tai testattiin uusia tapoja latauskapasiteetin optimoimiseksi.

Erityisen lupaava on nanomittakaavan piin käyttö. Tämä sopii erityisen hyvin anodimateriaaliksi litium-ioni-akkuille, koska niin tehokkaat akut, joilla on suuri latauskapasiteetti, voidaan toteuttaa. Yleensä piitä saadaan monimutkaisilla ja siten kalliilla prosesseilla raaka-aineista, kuten kivistä tai kasveista.

Changling Li: n johtamat tutkijat Kalifornian yliopistossa, Riverside, ovat nyt testanneet vaihtoehtoista raaka-ainelähdettä, joka tekisi lupaavista piielektrodoista huomattavasti halvempia tuottaa.

Vanha lasi raaka-aineena

Tutkijat käyttivät tuotantomenetelmäänsä vanhoja lasipulloja, jotka jauhettiin nano-jauheeksi. Koska lasi on vain piidioksidia, kalliit puhdistusvaiheet eliminoidaan. Hienoksi jauhettua lasijauhetta voidaan siten käyttää teoreettisesti suoraan jo vakiintuneessa teollisuusakkujen tuotannossa. näyttö

Nämä matkivat tutkijoita laboratoriossa pelkistämällä piidioksidia lämmön alla ja lisäämällä magnesiumia piin. Myöhemmin he etsivät magnesiumia piistä, jättäen taakse nanorakenteisen puhtaan piin verkon. Lopuksi tutkijat peittivät tämän suojaavalla hiilikerroksella - ja elektrodimateriaali oli valmis.

Tehokas ja edullinen

Laboratoriotestit osoittivat, että kierrätetystä lasista valmistetut nano-piianodit sisältävät nappisolut olivat huomattavasti parempia kuin perinteiset akut. Tutkijat kertoivat, että elektrodien kapasiteetti oli edelleen 1 420 milliamptia (mAh) grammaa kohti jopa 400 latausjakson jälkeen. Li ja hänen kollegansa totesivat normaalisti käytettävien grafiittielektrodien tuottavan vain noin 372 mAh.

Verrattuna tavanomaisiin grafiittielektrodeihin, akkujen latauskapasiteetti on neljä kertaa suurempi nanosilsiumin kanssa, tutkijat raportoivat. "Jättetuotteesta, joka oli jo matkalla kaatopaikkaan, teimme paristoja, jotka varastoivat enemmän energiaa, latautuvat nopeammin ja ovat vakaampia kuin kaupalliset kolikot", Li sanoo selittävän uuden tekniikan hyötyjä.

Tutkijoiden mukaan tämän innovatiivisen tuotantomenetelmän hintaetu johtuu piin kustannustehokkaasta kierrätyksestä tyhjistä lasipulloista. Loppujen lopuksi yksi lasipullo riittää tuottamaan materiaalia satoille nanopii-elektrodeille. "Meillä on erittäin lupaava ehdokas seuraavan sukupolven litium-ioni-akkuihin", sanoo Li. (Scientific Reports, 2017; doi: 10.1038 / s41598-017-01086- 8)

(Kalifornian yliopisto, Riverside, 21.04.2017 - CLU)