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廢棄玻璃搖身一變成為高性能電池材料
發布日期:2017-04-23 13:42:24

  當前智能手機的一大短板,就是電池續航不夠給力。采用硅負極材料有助于提升電池性能,而加州大學河濱分校的一支團隊現也證明將廢舊玻璃瓶作為材料來源,對環境可以更加友好。從智能手機、到電動汽車,當前鋰離子電池為無數產品提供著能源。通常情況下,它們用鋰作為陰極、石墨作為陽極。不過隨著材料觸及天花板,促使研究人員們尋找硅這個老朋友來作為陽極的替代品。

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  與石墨相比,其儲能潛力可達 10 倍、但不是很耐用。在日常使用的熱脹冷縮之下,會讓材料破裂并更快磨損。此前的工作已經發現,一開始就粉碎硅材料,有助于克服這個問題。

  在解決了耐用性的問題之后,UCR 研究團隊現在又找到了制造電池的硅材料的新來源-廢棄的玻璃瓶。在此之前,研究人員們還用過很多稀奇古怪的陽極材料,比如沙子和蘑菇。

  研究人員們將玻璃瓶從垃圾填埋場解救了出來。首先將玻璃瓶粉碎成良好的白色粉末,然后在熱鎂的加持下,將二氧化硅進一步細化到納米級別。最終,這些納米粒子被碳所包覆,不僅性質更加穩定、儲能量也有所提升。

  在對采用這種陽極材料制造的紐扣電池進行的 400+ 次循環測試中,其儲能量在 1420 mAh/g 左右,較常規石墨陽極電池(約 350 mAh/g)有大幅提升。

  研究首席作者 Changling Li 表示:我們從垃圾填埋場找尋這種廢棄物開始,一手將它打造成了儲能量更高、充電速度更快、性狀更穩定的商用紐扣電池,其在未來十年的前景非常光明。

  有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《科學報告》(Scientific Reports)期刊上。

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