パデュー大学のエンジニアは、マイクロ波プラスチックを使用してリチウム硫黄電池の寿命を延ばします

パデュー大学（米国インディアナ州ウェストラファイエット）のエンジニアは、バッテリーを改善しながら埋め立て地のプラスチックの量を減らす方法を発見しました。この方法は、硫黄含有溶媒に浸漬されたインクを含まないプラスチックを電子レンジに入れ、次にバッテリーをカーボンホルダーとして充電することを含む。

リチウム硫黄電池は、現在のリチウムイオン電池の種類に代わる次世代電池として知られています。 Purdueが発行したプレスリリースによると、リチウム硫黄電池は、電気自動車からラップトップまでのリチウムイオン電池の重要な機能であるリチウムイオン電池よりも安価でエネルギーを大量に消費します。

リチウム硫黄電池の欠点は長続きせず、約100回の充電サイクルで使用できます。

パデュー大学の研究者は、国立大学の優秀大学およびパデュー大学のエネルギー研究所と協力して海軍企業パートナーと提携し、プラスチックを簡単にリサイクルできるプロセスを通じて寿命を延ばしています。 ACS Applied Materials and Interfaces Divisionに掲載された最近の論文によると、硫黄に浸したプラスチックを電子レンジに入れると、その材料が理想的な材料に変わり、バッテリーの寿命が200回の充電および放電サイクルに延長されます。

パデュー大学の化学工学部の准教授であるVilaspol氏は、「プラスチックを何度リサイクルしても、プラスチックは地球に残っている」と語った。 「私たちは長い間それを取り除くことを試みてきました。それは少なくとも1つの付加価値です。方法。

「リチウム硫黄電池の人気が高まっているので、私たちはより長い寿命を持ちたいと思っています」とボーアは付け加えました。

低密度ポリエチレン（LDPE）は、リチウム硫黄電池の長年の問題を解決するのに役立ちます。これは、充電間の時間を制限するポリサルファイドシャットオフ効果として知られる現象です。リチウム硫黄電池に電流を流すと、リチウムイオンが硫黄に移動し、化学反応を起こして硫化リチウムを生成します。この反応の副生成物であるポリサルファイドはリチウム側に戻る傾向があり、リチウムイオンが硫黄に移動するのを防ぎます。これにより、バッテリーの充電容量と耐用年数が短くなります。

「ポリ硫化物をブロックする最も簡単な方法は、リチウムと硫黄の間に物理的な障壁を設けることです」と、パデュー大学の化学工学研究の助手であるパトリック・キングは述べています。

Purdueは、バイオマス由来の炭素の細孔がポリ硫化物を捕捉する可能性があるため、以前の研究では、バナナの皮やピスタチオの殻などのバイオマスでそのような障壁を作ろうとしたと指摘しました。 「すべての材料には独自の利点がありますが、バイオマスはよく保存されており、他の目的に使用できます」とボーア氏は述べています。

代わりに、研究者たちは、プラスチックを炭素足場に組み込んで、細胞内の多硫化物シャトルを抑制する方法を考えました。過去の研究では、LDPEがスルホン化基と結合して炭素を生成することが示されています。

研究者たちは、ビニール袋を硫黄含有溶媒に浸し、電子レンジに入れて、低密度ポリエチレンへの変換に必要な温度を急速に上昇させました。熱はプラスチックのスルホン化と炭化を促進し、ポリサルファイドを捕捉する細孔の密度を高めます。次に、LDPEプラスチックをカーボン足場にして、より優れたボタン電池のリチウムと硫黄を分離することができます。

「このプロセスで得られたプラスチック由来の炭素には、負に帯電したスルホン酸基が含まれており、これもポリ硫化物に含まれています」とキム氏は述べています。スルホン化LDPEは炭素足場になり、同様の化学構造を持つことで多硫化物を抑制します。

「これは、バッテリー容量の保持を増やすための最初のステップです」とポル氏は述べています。 「次のステップは、このコンセプトを使用してより大きなバッテリーを作ることです。」

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