Pozrite si
Výskumníci z Bourns College of Engineering pri Kalifornskej univerzite v Riverside (UCR) použili na výrobu nanosilikónových anód pre vysoko výkonné Li-ion batérie materiál z odpadového skla.
Lepšie batérie zredukujú sklenený odpad
Technológia je nielen nádejou na výkonnejšie batérie pre elektromobily a elektroniku, ale aj pre zmysluplné spracovanie skleneného odpadu.
Informovali o tom v článku “Silicon Derived from Glass Bottles as Anode Materials for Lithium Ion Full Cell Batteries” v časopise Nature Journal Scientific Reports.
Tím výskumníkov nových batérií je vedený profesorom strojárstva Cengizom Ozkanom a Mihri Ozkanom, profesorom elektrotechniky na UC Riverside. Kremíkové anódy dokážu skladovať až 10-krát viac energie ako konvenčné grafitové anódy. Ich použitie však nie je jednoduché. Expanzia a zmršťovanie počas nabíjania a vybíjania spôsobujú ich nestabilitu.
Vedcom sa tento nedostatok podarilo eliminovať zmenšením kremíkovej štruktúry do nano-škály. Pomocou pôsobenia lacnej chemickej reakcie na relatívne čistú formu SiO2 vytvorili Li-ion články, uchovávajúce takmer štyrikrát viac energie ako konvenčné grafitové anódy.
Technológia nie je nákladná
Na vytvorenie anód použili vedci trojstupňový technologický proces. Ten zahŕňa drvenie a mletie sklenených fliaš na jemný biely prášok, magnéziotermickú redukciu transformujúcu oxid kremičitý na nanostruktúrovaný kremík a nanášanie uhlíkových nanočastíc. To slúži na zlepšenie stability anód a ich schopnosť skladovania energie.
Uhlíkové sklo vyrobené z nano-kremíka (gSiC) vykazuje pri laboratórnych testoch vynikajúci elektrochemický výkon s mernou kapacitou cca 1420 mAh/g.
Dnes aj napriek recyklačným programom končí každoročne na skládkach sklenený odpad z miliárd fliaš. Výskum, ktorý dokáže oxid kremičitý z nápojových fliaš zmeniť na vysoko čisté nanočastice kremíka pre batérie, môže byť preto prínosom aj pre životné prostredie.
Changling Li, doktorand v oblasti materiálovej vedy a strojárstva a hlavný autor článku uviedol, že jedna sklenená fľaša postačí na výrobu nano-kremíka pre stovky gombíkových batérií, alebo pre tri až päť batériových článkov.
Tento výskum je najnovším v rade projektov pod vedením profesorov Mihriho a Cengizu Ozkanovcov, ktoré sa zameriavajú na vývoj anód pre lítium-iónové batérie z ekologických materiálov. Doterajšie výskumy boli orientované na vývoj a testovanie anód z húb, piesku a kremelinovej zeminy.
Úrad pre obchodovanie s technológiami UCR podal na uvedené vynálezy patentovú prihlášku. Aj keď komerčný úžitok z nového výskumu zrejme skoro neuvidíme, ide o ďalší príklad technológie naznačujúcej, že Li-ion batérie sa budú ďalej zlepšovať.