將廢紙升級再造成為鋰離子電池電極

 

刊登日期:2023/2/3
  • 字級

新加坡南洋理工大學開發了一項可將包裝紙、紙板等廢紙轉換為鋰離子電池正極材料之技術。研究團隊透過以紙生成純碳的碳化過程將紙纖維變成電極,可望利用於手機、醫療設備、電器產品等使用的充電電池。紙張在無氧環境中加熱後產生炭化,分解成純碳、水蒸氣以及可做為生質燃料的油分。有別於燃燒方式,由於碳化反應在沒有氧氣的情況下進行,僅排放微量的二氧化碳,因此可說是一項可取代產生大量溫室氣體的焚燒方式,且對環境友善之廢紙處理方法。

此次研究團隊將數張薄牛皮紙堆疊後利用雷射切割成各種形狀,並加熱至1,200℃碳化後利用做為鋰離子電池的負極,且確認具有優異的耐久性、柔軟性、電化學性能,而這些特性被認為是起因於紙纖維的排列。透過實驗顯示可充放電1,200次以上,與目前手機電池中使用之負極的耐久性至少高出2倍。

此外,使用此負極的電池與其他電池相比更能抵抗物理壓力,可吸收最高5倍的斷裂能量。既有鋰離子電池因內部碳電極的物理衝擊而逐漸受到破壞,形成電池壽命隨時間縮短的原因之一。因此利用新開發的高強度負極,將可延長手機、電動車使用之各類電池的壽命。另一方面,相較於目前電池負極的工業製造方法,新技術可減少能源消耗與重金屬的使用。負極佔鋰離子電池總成本的10~15%,利用低成本廢棄物之技術將可望有助於降低電池製造成本。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/221223_waste-paper.html
分享