咖啡渣新妙用,竟可化身鋰電池陽極材料

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 08 日 8:15 | 分類 能源科技 , 電池 follow us in feedly


咖啡渣妙用多,除了可以放冰箱或衣櫃當除臭除溼好幫手,俄羅斯科學家近日研究指出,咖啡渣也能變成鋰離子電池的陽極材料,庫倫效率更接近 100%。

市面上鋰離子電池陽極多由石墨等碳材料組成,但因為石墨電極成本不具優勢,儲電容量也有限、使人們每天都得幫手機充電,因此為了改變現狀,俄羅斯人民友誼大學(RUDN)科學家正絞盡腦汁想找出可替代又有機的材料,並瞄準櫻桃、橄欖核粉、果渣、海藻跟稻穀等有機材料,想將之轉換成可用碳材料。

最終團隊選用日常的生活常見廢棄物:咖啡渣。咖啡為現代人不可或缺的日常飲品,在品味完咖啡之後,剩餘的咖啡殘渣還可以當成肥料或是達成除臭除溼效果,妙用之多,未來若 RUDN 成功研發出咖啡渣鋰電池電極,也可說是咖啡渣首次跨足工業界。

目前 RUDN 研究員也已找出以咖啡渣製造電極的方法,團隊首先「在地取材」,把大學食堂的咖啡渣磨均勻,把它們放在 800°C 高溫下烘烤,最後再以 80% 咖啡渣材料與 20% 塑膠黏著劑的比率製成電極。

實際用於電池後,測試結果也符合團隊的期待,在 0.1A 電流下,雖然其儲熱容量跟一般的電池差不多,約為 285 mA-h,但成本不僅比石墨電極還要低,容量也比其他有機材料的電極還要高,庫倫效率更是接近 100%。

團隊也相當看好新電極的耐用性,RUDN 醫學創新化合物分子設計與合成中心主任 Raphael Luke 表示,電池在 100 次充放電之後仍能維持初始容量,每次循環性能只會下降 0.23%。

RUDN 團隊的新型電極設計將有望大幅提高電極取材便利性跟製造簡易程度,雖然這項技術還是有缺點,製程溫度高、會消耗龐大能量為不爭的事實,但最佳化設計與擴大研究規模之後,也有機會抵達商業化階段。

目前已有不少科學家正努力幫鋰電池設計新陽極,盼可進一步提高儲電容量與降低成本,就好比美國廠商 Sila Nanotechnologies 跟跨歐美聯合大學團隊皆看好矽陽極的高儲電潛力,已著手開發新型電極;也有人跟 RUDN 團隊一樣,致力用有機或環保材料打造「綠色」電極,美國與摩西哥團隊便將廢棄塑膠聚乙烯搖身一變成鋰電池的陽極材料,顯示鋰電池研究熱潮將不斷持續。

(首圖為示意圖,來源:pixabay

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