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泡沫包裝制造電池電極

 化學工程師們嘗試將泡沫材料轉化爲比傳統電極性能更爲優異的新型鋰離子電極。 泡沫材料用于易碎物品運輸,但是一旦運輸完成後這些細碎的泡沫材料就成了令人討厭的垃圾。現在研究者們提出了一種將其變廢爲寶的方法。
化學工程師們將這些泡沫包裝材料碳化,然后使用這些微碳片(carbon microsheets)制造鋰離子電極,性能可比肩傳統石墨電極。
 
  普渡大學(Purdue University)Vilas G.Pol實驗室博士后Vinodkumar Etacheri于周日在丹佛市舉辦的美國化學學會色天天綜合網視頻網站會議環境化學分會上發表了該研究成果。
 
  Pol是在去年籌建新實驗室的時候產生了這樣的想法。“當時我們不斷收到新買的化學儀器,這些儀器都是用泡沫包裝材料包裹運輸的,”Pol告訴C&EN。在美國只有很少一部分聚苯乙烯包裝材料得以回收利用,Pol說,他想找到一種利用它們的新方法。
 
  鋰離子電池的電極一般由石墨構成。隨著電池充電和放電,石墨會吸收和釋放鋰離子。
  為了將泡沫包裝變為電池電極材料,Pol的研究團隊需要把泡沫粒子碳化。他們首先將包裝材料在氬氣環境下從500℃加熱到900℃,加熱時間持續幾個鐘頭。在對聚苯乙烯粒子進行碳化過程中加入金屬鹽基催化劑,隨后他們將碳化的泡沫材料研磨成粉,該粉末即由微碳片材料組成。
 
  研究者們使用這些粉末制成電極,然後在腕表用的紐扣電池裏測試其性能。他們對試驗電池進行了反複充放電。
 
  同傳統電池相比,普渡大學研究團隊的電池充電時間更短,因爲微碳片要比石墨更薄,Pol告訴C&EM。另外,這種新型電池的容量也要比傳統電池高出13%。這是因爲微碳片形成的多孔網格要比石墨更爲複雜,能夠吸收更多的鋰離子。
 
  將泡沫材料變成電極材料的工藝方法具有非常大的成功潛力, 此次丹佛會議的主席,來自西密歇根大學(Western Michigan University)的Sherine O.Obare說道。她同時指出,這一團隊的碳化方法將適用于任何含聚苯乙烯的材料。
 
  Pol告訴C&EN,他的團隊目前正在放大這一工藝技術。研究者們正在尋求此類碳材料的其它用武之地,比方說用作打印機碳粉。
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