玻璃瓶变成用于电动汽车和个人电子产品的高性能锂离子电池

导读 加州大学河滨分校Bourns工程学院的研究人员使用废玻璃瓶和低成本化学工艺为高性能锂离子电池制造纳米硅阳极。这些电池将扩展电动汽车和

加州大学河滨分校Bourns工程学院的研究人员使用废玻璃瓶和低成本化学工艺为高性能锂离子电池制造纳米硅阳极。这些电池将扩展电动汽车和插电式混合动力电动汽车的范围,并为手机和笔记本电脑等个人电子产品提供更多电量和更少的电量。

标题为“从玻璃瓶中提取的硅作为锂离子全电池的阳极材料”,一篇描述该研究的文章发表在Nature journal Scientific Reports上。机械工程教授Cengiz Ozkan和电气工程教授Mihri Ozkan领导了该项目。

即使采用今天的回收计划,每年仍有数十亿个玻璃瓶进入垃圾填埋场,这促使研究人员询问废弃饮料瓶中的二氧化硅是否可以为锂离子电池提供高纯硅纳米粒子。

硅阳极可以储存比传统石墨阳极多10倍的能量,但充电和放电过程中的膨胀和收缩使它们不稳定。将硅缩小到纳米尺度已被证明可以减少这个问题,并且通过结合丰富且相对纯净的二氧化硅形式和低成本的化学反应,研究人员创造了锂离子半电池,其储存能量几乎是其四倍比传统的石墨阳极。

为了制造阳极,该团队采用了三步法,将玻璃瓶粉碎和研磨成精细的白色粉末,通过镁热还原将二氧化硅转化为纳米结构硅,并用硅涂覆硅纳米粒子以提高其稳定性和储能特性。

正如所料,使用基于玻璃瓶的硅阳极制造的纽扣电池在实验室测试中大大优于传统电池。碳涂覆的玻璃衍生的硅(gSi @ C)电极表现出优异的电化学性能,在400次循环后在C / 2速率下具有~1420mAh / g的容量。

材料科学与工程研究生,该论文的第一作者,Changling Li说,一个玻璃瓶为数百枚纽扣电池或三至五个袋式电池提供足够的纳米硅。

“我们开始使用废弃产品进入垃圾填埋场,制造的电池储存更多能量,充电速度更快,并且比商用纽扣电池更稳定。因此,我们有很有希望成为下一代锂离子电池的候选产品, “李说。

这项研究是由Mihri和Cengiz Ozkan领导的一系列项目中的最新研究,用于制造环保材料的锂离子电池阳极。以前的研究重点是开发和测试来自portabella蘑菇,沙子和硅藻土(富含化石的)土壤的阳极。

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