廢物大改造:保麗龍球變身效能超越石墨的鋰電池陽極

作者 | 發布日期 2015 年 03 月 24 日 20:42 | 分類 能源科技 , 電力儲存
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包裹裡用來防止商品在運輸過程中產生碰撞的「乖乖粒」(packing peanuts),常常在事後被扔進垃圾桶裡,但現在有項新研究,可將乖乖粒從垃圾堆裡拯救出來。美國普渡大學(Purdue University)最近發表一項研究──讓乖乖粒作為鋰電池陽極中的碳原料,除了可藉此將廢棄物回收再利用外,乖乖粒做成的陽極效能甚至還超越傳統的石墨陽極。



目前市面上的乖乖粒可區分為對環境較無害的澱粉乖乖粒、及有害的聚苯乙烯(PS)保麗龍乖乖粒,研究人員分別利用這 2 種乖乖粒,製作出碳微片及碳奈米微粒陽極。相較之下,商用石墨陽極比這種新技術所製成的陽極還厚 10 倍,且利用乖乖粒作為原料的陽極較薄、呈多孔狀,比石墨陽極電阻還小,蓄電能力較強,可有效減少鋰電池蓄電時間。

該陽極碳原料經過 300 次充放電循環後,電池容量並沒有太大的改變,電量則達每克 420 毫安培小時(mAh),除了超越商用石墨每克 372 mAh 的效能外,也比先前曾有科學家以廢棄輪胎製成的多孔碳黑原料作為鋰電池陽極的每克 390 mAh 電量還要高。此外,研究人員也表示,這項陽極材料成本相當便宜,日後可望能大規模量產。

乖乖粒經常被用於包裹中,防止商品在運輸過程遭受碰撞而損壞,但如此龐大的乖乖粒用量,大多都無法再利用,目前全球僅約 10% 的乖乖粒被回收,剩餘 90% 則被當作廢棄物一般棄置,在垃圾掩埋場一待就是數十年。

雖然澱粉製的乖乖粒較聚苯乙烯材質更環保,但其內含的化學物質會對土壤及水生生態系等帶來汙染,甚至威脅海洋生物的生存。透過這項新技術,除了能提升鋰電池陽極效能外,對環境來說也實為一大幫助。

研究人員表示,目前這種陽極材料性能相當穩定,且日後可望應用於可充電的納離子電池。針對這項新技術,研究人員未來焦點將著重於利用活化原料的方式,以增加材料表面積及孔洞尺寸等,好提升這項鋰電池陽極新技術的效能。

(首圖來源:Flickr/Lisa Brank CC BY 2.0)

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