透过碳化过程,新加坡科学家将一次性使用的纸张、包装纸换成话电池可以用的电极材料。过去科学家一直以来都想要扩大锂离子电池的储电容量,透过将石墨阳极换成锂或着是矽材,让人们不用担心手机电量,而新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)此次的研究目标,是让阳极可以更环保,透过「碳化」过程,将扁平的纸张转换成煤渣样黑色纯碳,将纸张的纤维转化为电池阳极、变成电池材料,为手机、医疗设备和电动车提供动力。
为了将纸张碳化,得将纸张置于高温之下把它们还原为纯碳、水蒸气和能用于生质燃料的油,且为了确保过程中不会产生太多的二氧化碳,团队在无氧环境下将纸张碳化,不需要透过会产生大量废气的燃烧方法。
研究团队制造出来的碳阳极还表现出卓越的耐用性、柔韧性和电化学性能。实验测试显示,新阳极可以充放电多达 1,200 次,耐用性是目前手机电池阳极的的两倍,还可以承受比同类电池更多的物理压力,吸收破碎能量的能力高达五倍。
与目前制造电池阳极的工业方法相比,南大开发的方法还采用更少的能源密集型技术和重金属材料。由于阳极价值占锂离子电池总成本的 10%至15%,团队的最新方法有望降低制造成本,同时也将减轻我们对传统、较不环保的碳源的依赖,例如碳质填料(carbonaceous fillers)和产碳黏着剂(carbon-yielding binders)。 |