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泡沫包装制造电池电极

 化学工程师们尝试将泡沫材料转化为比传统电极性能更为优异的新型锂离子电极。 泡沫材料用于易碎物品运输,但是一旦运输完成后这些细碎的泡沫材料就成了令人讨厌的垃圾。现在研究者们提出了一种将其变废为宝的方法。
化学工程师们将这些泡沫包装材料碳化,然后使用这些微碳片(carbon microsheets)制造锂离子电极,性能可比肩传统石墨电极。
 
  普渡大学(Purdue University)Vilas G.Pol实验室博士后Vinodkumar Etacheri于周日在丹佛市举办的美国化学学会全国会议环境化学分会上发表了该研究成果。
 
  Pol是在去年筹建新实验室的时候产生了这样的想法。“当时我们不断收到新买的化学仪器,这些仪器都是用泡沫包装材料包裹运输的,”Pol告诉C&EN。在美国只有很少一部分聚苯乙烯包装材料得以回收利用,Pol说,他想找到一种利用它们的新方法。
 
  锂离子电池的电极一般由石墨构成。随着电池充电和放电,石墨会吸收和释放锂离子。
  为了将泡沫包装变为电池电极材料,Pol的研究团队需要把泡沫粒子碳化。他们首先将包装材料在氩气环境下从500℃加热到900℃,加热时间持续几个钟头。在对聚苯乙烯粒子进行碳化过程中加入金属盐基催化剂,随后他们将碳化的泡沫材料研磨成粉,该粉末即由微碳片材料组成。
 
  研究者们使用这些粉末制成电极,然后在腕表用的纽扣电池里测试其性能。他们对试验电池进行了反复充放电。
 
  同传统电池相比,普渡大学研究团队的电池充电时间更短,因为微碳片要比石墨更薄,Pol告诉C&EM。另外,这种新型电池的容量也要比传统电池高出13%。这是因为微碳片形成的多孔网格要比石墨更为复杂,能够吸收更多的锂离子。
 
  将泡沫材料变成电极材料的工艺方法具有非常大的成功潜力, 此次丹佛会议的主席,来自西密歇根大学(Western Michigan University)的Sherine O.Obare说道。她同时指出,这一团队的碳化方法将适用于任何含聚苯乙烯的材料。
 
  Pol告诉C&EN,他的团队目前正在放大这一工艺技术。研究者们正在寻求此类碳材料的其它用武之地,比方说用作打印机碳粉。
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