廢舊輪胎可回收再生炭黑陽極材料的鋰電池

2020-12-04 EV視界

廢舊輪胎可以回收再生電池，感覺這兩樣東西有點兒挨不著，不過在RSC Advances期刊上發表的一篇有關電化學的專業論文就顯示了廢舊輪胎回收再生電池陽極材料的可能性。

這篇論文的研究顯示從廢舊輪胎收集原材料製造的碳素陽極在經歷過100次充放電循環後，依然擁有接近390毫安時/克的可逆電容量，該數據要優於目前市場上銷售的最優質石墨材料。研究人員認為如此出眾的性能表現，得益於輪胎中碳元素獨一無二的微觀結構;陽極材料來源於硫化輪胎橡膠和標準輪胎橡膠中的碳物質，二者最初的庫倫效率值分別達到71%和45%。從廢舊汽車輪胎橡膠中提取高性能碳材料，開發出在能量儲存方面的潛在利用價值，對輪胎橡膠的循環使用增加了一條新道路。

ORNL研究團隊通過一項享有專利認證的預處理技術，獲得熱解炭黑材料，特性與石墨相似，區別在於前者是人工製造的。微粒化的輪胎橡膠首先要在高溫發煙硫酸池中被溶化，得到硫化橡膠懸浮液，然後進行過濾、清洗操作，再壓縮成固體實心塊。在氮氣環境下高溫分解固體塊，得到硫化橡膠粉末;碳化過程中對材料進行適當的工藝處理，就可以收穫擁有較高表面面積的熱解炭黑複合材料。為了防止金屬粒子等潛在雜質混入炭黑粉末中，生產的橡膠粉末在加工流程中需要用酸性溶液進行清洗。

用化學預處理的手段，由橡膠加工出的碳晶體產量會更大。但是這種碳精材料直徑3到5納米的孔隙極少，非常重要的納米孔隙(直徑小於2納米)也幾乎沒有，減少了相對表面積，像是對石墨材料進行簡單的有序排列。而利用舊輪胎加工碳素陽極的技術旨在，開發低成本、環境友好型的碳素複合陽極材料，並且保證更大的表面面積、更好的性能表現以及長時間的穩定可靠性。

研究人員正全力測試一套生產工藝，目的在於回收更大比例的碳素材料，並驗證該炭黑材料作為軟包裝鋰離子電池組陽極的可行性。研究人員還預期這種新型炭黑陽極材料的鋰電池，在價格方面比市面常見的石墨陽極電池要低一些。ORNL計劃與美國企業合作，以取得這項創新技術的授權，然後為汽車、電力、醫藥、軍事等行業生產鋰離子電池組，另外還有一些潛在應用領域，包括水淨化以及氣體吸收和儲存。ORNL已近在項目招標網站FedBizOpps打出宣傳語「專為鋰離子電池組打造的低成本碳素陽極」。

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