新しい発見！廃棄されたプラスチックは、リチウム硫黄電池の寿命を延ばす可能性があります

私たちのPurdueUniversityのエンジニアは、リチウム硫黄電池の寿命を延ばしながら、プラスチック廃棄物という世界の長年の問題に対する解決策を考え出しました。

リチウム硫黄電池の理論エネルギー密度は、リチウムイオン電池の3〜5倍、最大2,600Whkgであり、電気自動車やラップトップ電池にとって重要な条件です。そのため、リチウムイオン電池の次世代技術と呼ばれていますが、充電サイクルは100回と短いです。

ACSAppliedMaterialsandInterfacesの調査によると、Purdue大学チームは、1つの石で2羽の鳥を殺す方法を見つけることで、プラスチックのリサイクルとバッテリー寿命の問題を同時に解決できます。まず、透明なビニール袋などはインクプラスチックを硫黄溶液に浸し、次にマイクロ波と炭素電池のブラケット、リチウム硫黄電池のサイクルを200回に増やすことができます。

パデュー大学の化学工学の助教授であるVilasPolは、プラスチックが何度リサイクルされても、それは常に世界に存在し、チームはその価値を高める方法を思いついたと述べました。

プラスチックや包装によく使われる低密度ポリエチレンがプラスチック汚染の主な原因ですが、実験でリチウム硫黄電池の長期的な問題を解決するための鍵であることがわかりました。この障害は、ポリサルファイドシャトル効果（ポリサルファイドシャトル効果）と呼ばれ、バッテリーの容量と寿命を低下させます。

リチウム硫黄硫黄は、その名のとおり、電流が流れるとリチウム電池を使用することで、リチウムイオンが硫黄に移動して化学反応を起こし、硫化リチウム（硫化リチウム）を生成しますが、反応副産物である多硫化物は簡単に戻ります。リチウム電極に接続し、リチウムイオンの移動を防ぎます。これにより、バッテリーの充電容量と寿命が短くなります。

パデュー大学の化学工学研究者であるPatrickKimは、多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作ることだと言います。

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エネルギーを使用して、バイオマス由来の炭素の細孔から多硫化物を捕捉するこのアプローチを検討しました。ポル氏によると、各材料には独自の利点がありますが、バイオマスは保存が簡単で、他のUSESに適しています。一方、廃プラスチックは実際には役に立たない重い材料です。

そのため、研究者たちはプラスチックをバッテリーの炭素足場に組み込みたいと考えていました。過去の研究では、低密度ポリエチレンプラスチックもスルホン化基と組み合わせると炭素を生成できることが示されています。

ビニール袋を硫黄含有溶剤に浸してマイクロウェーブすることにより、研究者は安価で効率的な方法で温度を上げ、プラスチックを低密度ポリエチレンに変えることができます。熱エネルギーは、プラスチックのスルホン化と炭化を促進し、細孔をより密にし、より多くの硫化物を捕捉することもできます。

キムによれば、この方法で生成されたプラスチック由来の炭素とスルホン化基は負の電荷を持ち、これもポリサルファイドの特徴です。したがって、スルホン化された低密度ポリエチレンは炭素足場になり、ポリサルファイドをブロックするために同様の化学的性質を使用します。 Polは、これがリチウム硫黄電池の容量を増やすための最初のステップであり、次のステップはこの概念を使用してより大きな電池を作ることであると述べています。

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