将废纸转化为可充电电池的电极

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科学家们已经利用碳化技术将一次性包装袋和纸板箱中的废纸转化为锂离子电池的电极。

南洋理工大学机械与航空航天工程学院的研究工程师林国耀先生和南洋理工大学机械与航空航天工程学院的赖昌泉助理教授介绍了使用南洋理工大学开发的技术制作的阳极
南洋理工大学机械与航空航天工程学院的研究工程师林国耀先生和南洋理工大学机械与航空航天工程学院的赖昌泉助理教授介绍了利用南洋理工大学开发的技术制造的阳极南洋理工大学新加坡

为了将纸碳化,新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的研究团队将纸置于高温下,将其还原为纯碳、水蒸气和可用于生物燃料的油。由于炭化过程是在无氧的情况下进行的,这个过程排放的二氧化碳可以忽略不计,而且这个过程被认为是比通过焚烧处理牛皮纸更环保的选择。

据南洋理工大学称,碳阳极还表现出优越的耐久性、灵活性和电化学性能。实验室测试表明,这种阳极的充放电次数可达1200次,比同类阳极承受更多的物理压力,吸收破碎能量的能力要高出5倍。

与目前制造电池阳极的工业方法相比,ntu开发的方法使用更少的能源密集型过程和重金属。由于阳极的成本占锂离子电池总成本的10%至15%,这种使用低成本废料的最新方法预计也会降低锂离子电池的制造成本。

使用废纸作为生产电池阳极的原材料也将减轻对传统碳来源的依赖,如碳质填料和产碳粘合剂,这些都是开采后加工的。该团队的研究结果发表在加法制造

在一份声明中,该研究的合著者、南洋理工大学机械与航空航天工程学院的研究工程师Lim Guo Yao表示:“我们的阳极显示出了多种强度的组合,如耐久性、减震性、导电性,这些都是目前材料中所没有的。这些结构和功能特性表明,我们的牛皮纸基阳极是目前碳材料的可持续和可扩展的替代品,并将在要求高的高端多功能应用中找到经济价值,如结构电池的新兴领域。”

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为了制造碳阳极,南洋理工大学的研究人员将几张牛皮纸薄片连接起来,并用激光切割成不同的几何晶格。然后在没有氧气的炉中将纸加热到1200°C,将其转化为碳,形成阳极。

南洋理工大学的研究团队将这种阳极优越的耐久性、灵活性和电化学性能归因于纸纤维的排列。他们说,ntu制造的阳极所显示出的强度和机械韧性,将使手机、笔记本电脑和汽车电池更好地承受来自坠落和碰撞的冲击。

南洋理工大学的研究团队将进行进一步的研究,以提高他们的材料的能量储存能力,并尽量减少将纸张转化为碳所需的热能。该团队已经向南洋理工大学的创新和企业公司nututive申请了专利,并正致力于将他们的发明商业化。