Из стеклянных бутылок со свалки можно сделать аноды для литий-ионных батарей
Москва, 13:46, 24 Апр 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Исследователи из США использовали отходы стеклянных бутылок и дешевые химические процессы для создания нанокремниевых анодов для высокопроизводительных литий-ионных батарей. Полученные аккумуляторы расширят линейку гибридных электрических транспортных средств, и обеспечат больше мощности с меньшим количеством заряда для персональной электроники — смартфонов и ноутбуков.
Статья, описывающая результаты исследования, была опубликована в Nature.
Даже при современной программе утилизации, миллиарды стеклянных бутылок в конечном итоге оказываются на свалках каждый год, что заставило исследователей задаться вопросом использования диоксида кремния, содержащегося в бутылках из-под напитков, который может обеспечить наночастицы чистейшего кремния для литий-ионных аккумуляторов.
Кремниевые аноды могут хранить в 10 раз больше энергии, чем обычные графитовые аноды, но процессы расширения и усадки во время заряда и разряда делают их неустойчивыми. Кремний на наноуровне, как было показано, уменьшает эту проблему, позволяя создать литиево-ионные батарейки, которые хранят почти в четыре раза больше энергии, чем с обычными графитовыми анодами.
Для создания анодов нового типа, ученые использовали трехступенчатый процесс, в который вовлечены дробление и измельчение стеклянных бутылок, а так же магнезиотермические реакции для преобразования диоксида кремния в наноструктурированный кремний и покрытие наночастиц кремния углеродом для повышения их стабильности и свойств накопления энергии.
Как ожидается, батареи, сделанные с помощью стеклянных бутылок, значительно превзойдут традиционные аккумуляторы в лабораторных испытаниях. Их электроды продемонстрировали отличную производительность с мощностью ~1420 мАч/г после 400 циклов.
Одна стеклянная бутылка обеспечивает достаточно нанокремния для сотни батареек.
Это исследование одним из целой серии проектов по созданию анодов литий-ионных аккумуляторов из экологически чистых материалов. Предыдущие исследования были направлены на разработку и испытания анодов из диатомовых грунтов, песка и даже грибов шампиньонов.
