Дешево й екологічно: Китай перетворив відходи на матеріал для виробництва батарей

Вчені з Університету електронної науки і технологій Китаю (UESTC) використовували побічний продукт популярного китайського лікеру байцзю як матеріал для анода натрій-іонних акумуляторів. Про це пише портал Interesting Engineering.

Якщо дослідники з Університету Країни Басків створили літій-іонний суперконденсатор для зберігання енергії, використовуючи деревні відходи, то китайські вчені під керівництвом професора Лю Синцюаня застосовують осад, що залишається після перегонки байцзю, у виробництві натрій-іонних батарей.

Натрій-іонні акумулятори вважаються дешевшою та безпечнішою альтернативою літій-іонним батареям. Однак, оскільки іони натрію набагато більші, ніж іони літію, анод або позитивний електрод повинен мати більші внутрішні пори, ніж анод у літій-іонних аналогах.

У літій-іонних батареях для анодів використовується графен, а в натрій-іонних — твердий вуглець, який страждає від низької ефективності заряду. Часте введення і видалення іонів також може призвести до руйнування мікропор у твердому вугіллі, що знижує щільність енергії і термін служби батареї.

Щоб вирішити цю проблему, команда Лю Сінцюаня запропонувала використовувати осад байцзю як альтернативне джерело вуглецю. Вчені отримали осад від виробника байцзю Wuliangye і обробили його шляхом промивання, сушіння, кислотного вилуговування і попередньої карбонізації.

Важливо Техніка працюватиме довше: вчені зробили прорив у галузі твердотільних батарей

Щоб видалити вміст кремнію, дослідники обробили субстанцію гідроксидом натрію, активували твердий вуглець за високих температур і змішали його з етилортосилікатом. Потім суміш обробили ультразвуком, а потім ще раз обробили за високих температур, щоб сформувати твердий вуглець, легований кремнієм, який команда назвала HC-1100Si-1.

Щоб перевірити продуктивність матеріалу, вчені створили натрій-іонну батарею з HC-1100Si-1 на аноді та оксидом натрію і марганцю на катоді. Випробування показали, що батарея зберігає ємність 91,9% навіть після 100 циклів заряджання. Хоча це нижче за стандартну ємність комерційних акумуляторів, вчені мають намір використовувати ці батареї у сферах, які потребують частого заряджання і розряджання.

У виданні підкреслили, що сучасні методи отримання твердого вуглецю використовують смолу як вихідний матеріал. Своєю чергою використання осаду байцзю є економічно ефективним і екологічно чистим.

Нагадаємо, дослідники зі Стенфордського університету представили асиметричні розчинники на основі ефіру, які прискорюють заряджання літій-металевих акумуляторів, а також підвищують їхню стабільність і надійність із плином часу.