A Riverside’s Bourns Műszaki Főiskola és a kaliforniai egyetem kutatói használt üvegpalackokat és egy olcsó kémiai eljárást használtak nanoszilícium-anódok létrehozására nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorokhoz. Az akkumulátorok kibővíthetik az elektromos és a plug-in hibrid elektromos járművek körét, több energiát biztosítanak, kevesebb töltéssel a személyi elektronika, például a mobiltelefonok és a laptopok számára. A kutatást leíró cikk „Az üvegből származó szilícium, mint anód anyag lítium-ionos teljes cellás akkumulátorokhoz” címmel jelent meg a Nature folyóiratban.
Még a mai újrahasznosítási programok mellett is milliárdnyi üvegpalack kerül hulladéklerakókba évente, ami arra késztette a kutatókat, hogy megvizsgálják: vajon a hulladékká váló italospalackokban lévő szilícium-dioxid képes-e nagy tisztaságú szilícium-nanorészecskéket adni a lítium-ion akkumulátorokhoz? A szilícium-anódok akár tízszeres energiát is tárolhatnak, mint a hagyományos grafit-anódok, de a tágulás és a zsugorodás a töltés és kisülés során instabillá teszik őket. A szilícium nanoméretűre történő csökkentése bizonyítottan csökkenti ezt a problémát, így a bőséges és viszonylag tiszta szilícium-dioxid, valamint az olcsó kémiai reakció kombinálásával a kutatók lítium-ion félcellás elemeket hoztak létre, amelyek majdnem négyszer több energiát tárolnak, mint a hagyományos grafit anódok.
Az anódok elkészítéséhez a csapat háromlépéses eljárást alkalmazott, amely magában foglalja az üvegpalackok őrlését és aprítását finom fehér porrá, magnezotermikus redukciót, hogy a szilícium-dioxid nanostrukturált szilíciummá alakuljon, majd a szilikon nanorészecskéket szénnel vonták be stabilitásuk javítása érdekében.
A várakozásoknak megfelelően az üvegpalackokból származó szilícium-anódok felhasználásával készült cellák nagyban meghaladták a hagyományos akkumulátorokat a laboratóriumi vizsgálatok során. „Egy hulladékká váló termékkel kezdtük, amelynek útja a lerakó felé vezetett, és olyan elemeket hoztunk létre, amelyek több energiát tárolnak, gyorsabban töltődnek fel és stabilabbak, mint a hagyományos cellák. Ez nagyon ígéretes a következő generációs lítium-ion akkumulátorokra ” – mondta Changling Li, az anyagtudomány és a mérnöki tudományok végzős hallgatója és a cikk vezető szerzője.
(Forrás: technology.org)
