Lithium-Ionen-Batterien sind zu einem der gefragtesten Teile der Technologie geworden. Sie sind in den meisten wichtigen Geräten enthalten, die täglich verwendet werden, einschließlich der meisten Mobiltelefone. Sie könnten auch zu besseren Batterien für Elektro- und Hybridfahrzeuge beitragen.Maschinenbau- und Elektrotechnikingenieure haben Wege entwickelt, um diese Technologie nicht nur sicherer, sondern auch billiger zu machen. Ein Forscherteam des Bourns College of Engineering der University of California Riverside hat sich genau das vorgenommen. Sie haben einen Weg gefunden, gebrauchte Glasflaschen zu recycelnNanosiliciumanoden erzeugen, die für Lithiumionenbatterien von entscheidender Bedeutung sind.
Changling Li, ein Student der Materialwissenschaften und -technik, war der Hauptautor des Papiers. Li bemerkte, dass eine Glasflasche bis zu Hunderte von Knopfzellenbatterien aufnehmen kann.
„Wir haben mit einem Abfallprodukt begonnen, das auf die Mülldeponie geleitet wurde, und Batterien entwickelt, die mehr Energie speichern, schneller aufladen und stabiler sind als handelsübliche Knopfzellenbatterien. Daher haben wir vielversprechende Kandidaten für Lithium-Ionen der nächsten GenerationBatterien “, sagte Li.
[Bildquelle : University of California Riverside ]
Glasprodukte sind 100 Prozent recycelbares und recyceltes Glas ist eines der am häufigsten wiederverwendeten Materialien auf der Erde. 40 Prozent von allen Bier- und Erfrischungsgetränkeglasflaschen werden recycelt. Eine zusätzliche 34 Prozent Wein- und Schnapsflaschen gelangen ebenfalls in den Papierkorb. Trotz dieser steigenden Recyclingzahlen landen jährlich Milliarden von Glasflaschen und Scherben auf Mülldeponien. Dies veranlasste das Forscherteam, über mögliche Siliziumansammlungen in Müllgebieten nachzudenken.
"Die Umwandlung von nicht recyceltem Glas in günstige Materialien ist für nachhaltige Strategien von großer Bedeutung", stellte das Team in seinem Papier fest. "In letzter Zeit war Silizium ein außergewöhnliches Anodenmaterial für Energiespeicheranwendungen in großem Maßstab."
Der Prozess, Glasflaschen in Batterien umzuwandeln
Das Team zerkleinerte die Glasflaschen zu einem feinen weißen Pulver. Dieses Pulver wandelte dann durch eine magnesiotherme Reaktion Hochtemperatur-Magnesium das Siliziumdioxid in nanostrukturiertes Silizium um. Anschließend beschichteten sie die Nanopartikel mit Kohlenstoff für zusätzliche Struktur und zuLagereigenschaften verbessern.
Siliziumanoden können laut Team bis zu 10 mal die Energie einer regulären Graphitanode. Siliziumanoden können jedoch mit zunehmender Vergrößerung instabiler werden. Durch die Herstellung kleinerer Anoden sogar im Nanobereich wird das Risiko einer Instabilität erheblich verringert. Die Forscher entwickelten Halbzellenbatterien, diees gelang immer noch, viermal mehr als herkömmliche Graphitanoden zu lagern, während das Risiko einer Instabilität gering gehalten wurde.
Das Team hat derzeit ein Patent für seine Innovationen angemeldet. Sie können den vollständigen Artikel lesen, der im Nature Journal veröffentlicht wurde. Wissenschaftliche Berichte .