Инженеры Университета Пердью используют пластик для микроволновых печей, чтобы продлить срок службы литий-серных батарей

Инженеры из Университета Пердью (Западный Лафайет, Индиана, США) обнаружили способ уменьшить количество пластика на свалках при одновременном улучшении аккумуляторов. Метод включает помещение не содержащей чернил пластмассы, погруженной в серосодержащий растворитель, в микроволновую печь, а затем зарядку батареи в качестве держателя углерода.

Литий-серные батареи известны как батареи следующего поколения, которые заменят существующие литий-ионные батареи. Согласно пресс-релизу Purdue, литий-серные батареи дешевле и энергоемче, чем литий-ионные, что является важной особенностью литий-ионных аккумуляторов от электромобилей до ноутбуков.

Недостатки литий-серных батарей сохраняются недолго, и их можно использовать примерно до 100 циклов зарядки.

Исследователи из Университета Пердью работают в партнерстве с компанией Naval Enterprise Partners в сотрудничестве с Университетом передового опыта Национального университета и Институтом энергетических исследований Университета Пердью для увеличения продолжительности жизни с помощью процесса, который позволяет легко перерабатывать пластмассы. Согласно недавней статье, опубликованной в ACS Applied Materials and Interfaces Division, размещение пропитанного серой пластика в микроволновой печи превращает материал в идеальный материал, продлевая срок службы батареи до 200 циклов зарядки и разрядки.

Виласпол, доцент факультета химической инженерии Университета Пердью, сказал: «Сколько бы раз вы ни перерабатывали пластик, пластик остается на земле». «Мы давно пытаемся избавиться от этого, что является как минимум одной добавленной стоимостью. Способы.

« Поскольку литий-серные батареи становятся все более популярными, мы хотим продлить срок их службы», - добавил Бор.

Полиэтилен низкой плотности (LDPE) помогает решить давнюю проблему литий-серных батарей - явление, известное как эффект отключения полисульфида, который ограничивает время между зарядками. Когда ток подается на литий-серную батарею, ионы лития мигрируют в серу и подвергаются химической реакции с образованием сульфида лития. Полисульфид побочного продукта этой реакции имеет тенденцию возвращаться на литиевую сторону, предотвращая миграцию ионов лития в серу. Это уменьшит емкость аккумулятора и уменьшит срок его службы.

«Самый простой способ заблокировать полисульфиды - это установить физический барьер между литием и серой», - сказал Патрик Кинг, младший научный сотрудник по исследованиям в области химической инженерии в Университете Пердью.

Пердью указал, что в предыдущих исследованиях предпринималась попытка создать такие барьеры из биомассы, такой как банановая кожура и скорлупа фисташек, поскольку поры в углероде, полученном из биомассы, могут захватывать полисульфиды. «Каждый материал имеет свои преимущества, но биомасса хорошо сохраняется и может использоваться для других целей», - сказал Бор.

Вместо этого исследователи подумали о том, как включить пластик в углеродный каркас, чтобы ингибировать полисульфидные шаттлы в клетке. Прошлые исследования показали, что LDPE соединяется с сульфированными группами с образованием углерода.

Исследователи погрузили пластиковый пакет в серосодержащий растворитель и поместили его в микроволновую печь, чтобы обеспечить быстрое повышение температуры, необходимой для преобразования в полиэтилен низкой плотности. Тепло способствует сульфированию и карбонизации пластика и вызывает более высокую плотность пор, захватывающих полисульфид. Затем из полиэтилена низкой плотности можно превратить углеродный каркас для отделения лития и серы от более качественного кнопочного элемента.

«Углерод, полученный в результате этого процесса, включает отрицательно заряженные сульфонатные группы, которыми также обладают полисульфиды», - сказал Ким. Сульфированный ПЭНП превращается в углеродный каркас, таким образом ингибируя полисульфид, имея аналогичную химическую структуру.

«Это первый шаг к сохранению емкости аккумулятора», - сказал Пол. «Следующим шагом будет использование этой концепции для изготовления батарей большего размера».

Страница содержит содержимое машинного перевода.