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南洋理工大学将废纸转化为电池部件 可用于电动汽车

盖世汽车 Elisha 2022-11-25 14:51:25

盖世汽车讯 据外媒报道,南洋理工大学(Nanyang Technological University)的研究人员开发了一种技术,可将废弃的一次性包装、袋子和纸板箱等废纸转化为锂离子电池的关键部件。

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图片来源:南洋理工大学

通过将纸转化为纯碳的碳化工艺,研究人员将纸中的纤维转化为电极。这些电极可用于可充电电池,为手机、医疗设备和电动汽车供电。

为了使纸碳化,该团队将纸暴露在高温下,将其还原为纯碳、水蒸气和可用于生物燃料的油。由于在无氧环境中进行碳化过程,所产生的二氧化碳排放可以忽略不计。相比之下,这一过程更加环保,因为焚烧处理牛皮纸会产生大量的温室气体。

该团队生产的碳负极表现出卓越的耐久性、灵活性和电化学性能。实验室测试表明,这种负极可以充放电达1200次,至少是目前手机电池负极的两倍。比起其他同等电池,使用这种负极制造的电池,还可以承受更多的物理压力,吸收破碎能是其他电池的五倍。

与目前电池负极制造方法相比,这种方法使用的能源密集型工艺和重金属也更少。在锂离子电池总成本中,负极约占10-15%。这种最新方法使用低成本废弃材料,预计将降低电池的制造成本。

使用废纸作为生产电池负极的原材料,可以减轻对传统碳来源的依赖性,如碳质填料和产碳粘合剂。这些材料被开采出来后,需要使用苛刻的化学品和机械进行加工。

研究负责人、该校机械与航空航天工程学院的助理教授Lai Changquan表示:“现在,除了焚烧,几乎没有其他的废纸处理措施。这种方法能让牛皮纸重新焕发生机,以满足对电动汽车和智能手机等设备日益增长的需求。这不仅有助于减少碳排放,还将减轻对采矿和重工业方法的依赖。”

该团队已经通过南洋理工大学的创新企业NTUitive申请了专利,并致力于将其发明商业化。

生产更环保电池部件的秘诀

为了生产碳负极,研究人员将几张牛皮纸薄片连接起来,并用激光切割,使其形成不同的几何晶格。然后,在没有氧气的炉中将纸加热到1200°C,使其转化为碳,形成负极。

这种负极具有卓越的耐久性、灵活性和电化学性能,而这要归因于纸纤维的排列。研究人员表示,受益于这种负极的强度和机械韧性,手机、笔记本电脑和汽车电池可以更好地承受掉落和碰撞的冲击。

目前的锂电池技术依赖于内部碳电极,在跌落的物理冲击下,电极可能破裂和破碎。这是电池寿命逐渐变短的主要原因之一。研究人员表示,相比目前电池中使用的电极,这种负极更加耐用,将有助于解决这个问题。在从电子产品到电动汽车的广泛用途中,可以延长电池的寿命。

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