Новое открытие! Выброшенный пластик может продлить срок службы литий-серных батарей

Инженеры Университета Пердью в США нашли решение извечной мировой проблемы пластиковых отходов, увеличив при этом срок службы литий-серных батарей.

Теоретическая плотность энергии литий-серных аккумуляторов в 3-5 раз выше, чем у литий-ионных аккумуляторов, до 2600 Вт · ч кг, что является важным условием для электромобилей и аккумуляторов ноутбуков. Поэтому это называется технологией литий-ионных аккумуляторов следующего поколения, но у аккумулятора всего 100 циклов зарядки.

Команда университета Purdue, чтобы найти способ убить двух зайцев одним выстрелом, может решить проблему переработки пластика и времени автономной работы, согласно исследованиям ACSAppliedMaterialsandInterfaces, в первую очередь, прозрачные пластиковые пакеты не будут чернила пластмассы замачивания в растворе серы, затем микроволновая печь и кронштейн угольных батарей, цикл литиево-серных батарей можно повысить до 200 раз.

ВиласПол, доцент кафедры химической инженерии в университете Пердью, сказал, что независимо от того, сколько раз пластик перерабатывается, он всегда будет в мире, и команда только что придумала способ повысить его ценность.

Полиэтилен низкой плотности, часто используемый в пластмассах и упаковке, является главным виновником загрязнения пластиковыми материалами, но оказывается ключом к решению долгосрочной проблемы литий-серных батарей в экспериментах. Это нарушение называется эффектом полисульфидного шаттла (полисульфидный шаттлинг-эффект), вызывающим снижение емкости и срока службы батареи.

Литий-сера-сера, как следует из названия, заключается в использовании литиевой батареи, когда через нее проходит электрический ток, ионы лития мигрируют в серу и вызывают химическую реакцию, в результате которой образуется сульфид лития (сульфид лития), однако побочные продукты реакции полисульфид легко возвращаются. к литиевому электроду и предотвращает перемещение ионов лития, что снижает емкость заряда аккумулятора и срок его службы.

Патрик Ким, исследователь химической инженерии из университета Пердью, говорит, что самый простой способ блокировать полисульфиды - это создать физический барьер между литием и серой.

Предыдущие исследования рассматривали этот подход с использованием энергии биомассы, такой как банановая кожура и скорлупа фисташек, для улавливания полисульфидов из пор углерода, полученного из биомассы. Пол говорит, что у каждого материала есть свои преимущества, но биомассу легче сохранить и она лучше подходит для других целей, в то время как пластмассовые отходы - это просто бесполезные тяжелые материалы.

Таким образом, исследователи хотели включить пластик в углеродные каркасы батареи, и прошлые исследования показали, что полиэтиленовый пластик низкой плотности также может выделять углерод в сочетании с сульфированной группой.

Погружая полиэтиленовые пакеты в серосодержащий растворитель и разогревая их в микроволновой печи, исследователи могут дешевым и эффективным способом повысить температуру и превратить пластик в полиэтилен низкой плотности. Тепловая энергия также может способствовать сульфированию и карбонизации пластика, делая поры более плотными и улавливая больше сульфидов.

По словам Кима, производные от пластика углерод и сульфированные группы, полученные этим методом, будут иметь отрицательный заряд, что также характерно для полисульфидов. Таким образом, сульфированный полиэтилен низкой плотности превращается в углеродный каркас, который ИСПОЛЬЗУЕТ аналогичные химические свойства для блокирования полисульфида. Пол отмечает, что это первый шаг к увеличению емкости литий-серных батарей, а следующим шагом будет использование этой концепции для создания более крупных батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.