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神奇!废旧轮胎与再生电池的可能关系

变宝网4月30日讯

近日,在RSCAdvances期刊上,一篇有关电化学的专业论文引起众人不小的反响,该篇论文显示了废旧轮胎回收再生电池阳极材料的可能性。

这篇论文的研究显示从废旧轮胎收集原材料制造的碳素阳极在经历过100次充放电循环后,依然拥有接近390毫安时/克的可逆电容量,该数据要优于目前市场上销售的最优质石墨材料。

研究人员认为如此出众的性能表现,得益于轮胎中碳元素独一无二的微观结构;阳极材料来源于硫化轮胎橡胶和标准轮胎橡胶中的碳物质,二者最初的库伦效率值分别达到71%和45%。从废旧汽车轮胎橡胶中提取高性能碳材料,开发出在能量储存方面的潜在利用价值,对轮胎橡胶的循环使用增加了一条新道路。

ORNL研究团队通过一项享有专利认证的预处理技术,获得热解炭黑材料,特性与石墨相似,区别在于前者是人工制造的。微粒化的轮胎橡胶首先要在高温发烟硫酸池中被溶化,得到硫化橡胶悬浮液,然后进行过滤、清洗操作,再压缩成固体实心块。在氮气环境下高温分解固体块,得到硫化橡胶粉末;碳化过程中对材料进行适当的工艺处理,就可以收获拥有较高表面面积的热解炭黑复合材料。为了防止金属粒子等潜在杂质混入炭黑粉末中,生产的橡胶粉末在加工流程中需要用酸性溶液进行清洗。 

用化学预处理的手段,由橡胶加工出的碳晶体产量会更大。但是这种碳精材料直径3到5纳米的孔隙极少,非常重要的纳米孔隙(直径小于2纳米)也几乎没有,减少了相对表面积,像是对石墨材料进行简单的有序排列。而利用旧轮胎加工碳素阳极的技术旨在,开发低成本、环境友好型的碳素复合阳极材料,并且保证更大的表面面积、更好的性能表现以及长时间的稳定可靠性。

研究人员正全力测试一套生产工艺,目的在于回收更大比例的碳素材料,并验证该炭黑材料作为软包装锂离子电池组阳极的可行性。研究人员还预期这种新型炭黑阳极材料的锂电池,在价格方面比市面常见的石墨阳极电池要低一些。ORNL计划与美国企业合作,以取得这项创新技术的授权,然后为汽车、电力、医药、军事等行业生产锂离子电池组,另外还有一些潜在应用领域,包括水净化以及气体吸收和储存。

 


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