Деловой, научно-технический журнал

Сингапурские ученые разработали метод изготовления анодов для литий-ионных аккумуляторов из макулатуры

Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU) разработали метод преобразования макулатуры в важнейший компонент литий-ионных аккумуляторов. С помощью процесса, называемого карбонизацией, исследователи NTU превратили бумажные волокна в углеродные электроды, которые являются необходимой частью перезаряжаемых батарей для мобильных телефонов, медицинского оборудования и электромобилей.

Чтобы карбонизировать бумагу, команда подвергла бумагу воздействию высоких температур, в результате чего она превратилась в чистый углерод, водяной пар и масла, которые можно использовать в качестве биотоплива. Поскольку карбонизация происходит в отсутствие кислорода, то при этом выделяется незначительное количество углекислого газа, и сам процесс является более экологичной альтернативой утилизации бумаги путем сжигания, производящей большое количество парниковых газов.

Углеродные аноды, произведенные исследовательской группой, также продемонстрировали превосходную долговечность, гибкость и электрохимические свойства. Лабораторные испытания показали, что аноды можно заряжать и разряжать до 1200 раз, что как минимум в два раза больше, чем у анодов в современных телефонных батареях. Аккумуляторы, в которых используются аноды производства NTU, также могут выдерживать большие физические нагрузки, чем их аналоги.

Для того, чтобы изготовить углеродные аноды, исследователи NTU соединили и вырезали лазером несколько тонких листов крафт-бумаги, формируя решетки различной геометрии. Затем бумагу нагревали до 1200°C в печи без кислорода, чтобы преобразовать ее в углерод и, таким образом, получить аноды.

Текущая технология литиевых батарей основана на угольных электродах. После физических ударов при перемещении или падении они постепенно трескаются и разрушаются, что является одной из основных причин, из-за которой срок службы батареи со временем сокращается. Исследователи говорят, что их аноды, более прочные, чем современные электроды, используемые в батареях, помогут решить эту проблему и продлить срок службы батарей в широком спектре применений, от электроники до электромобилей.

Поскольку анод стоит от 10 до 15 процентов от общей стоимости литий-ионной батареи, ожидается, что этот новейший метод, в котором используются дешевые отходы, также снизит стоимость их производства. Результаты были опубликованы в журнале Additive Manufacturing. Исследовательская группа NTU подала заявку на патент, они также работают над коммерциализацией своего изобретения.

На фотографии: доцент Лай Чанцюань из Школы машиностроения и аэрокосмической техники NTU, ведущий ученый, разработавший метод создания анодов из макулатуры.

 

Наши партнёры

    

 

        

     

      

   

  

 

User login