用纸生物质建造锂硫电池 [2018年4月16日]

造纸工业的一个主要副产品是木质素磺酸盐，一种磺化碳废料，通常在现场进行燃烧，在硫被捕获后重新释放后释放二氧化碳到大气中。 现在伦斯勒理工学院的研究人员已经开发出一种方法来使用这种便宜且丰富的纸张生物质来构建可再充电的锂硫电池。这种电池可用于为大型数据中心供电，并为微电网和传统电网提供更便宜的能源存储选项。 “我们的研究证明了使用工业造纸厂副产品设计锂 - 硫电池的可持续低成本电极材料的潜力，”伦斯勒研究科学家Trevor Simmons说，他与他的未来能源中心系统（CFES）。他已经与前研究生拉胡尔慕克吉获得专利。 目前可充电锂离子电池是主要的电池技术。然而近年来，人们对开发锂硫电池产生了浓厚的兴趣，锂电池的锂离子电池的能量可以是相同质量的锂离子电池的两倍多。 可充电电池有两个电极 - 正极和负极。放置在电极之间的是液体电解质，其用作产生电流的化学反应的介质。在锂硫电池中，阴极由硫碳基质构成，锂金属氧化物用于阳极。 在其元素形式中，硫是不导电的，但是当在高温下与碳结合时，它变得高度导电，允许其用于新型电池技术中。然而，挑战是硫容易溶解到电池的电解质中，导致两侧的电极在仅仅几个周期之后恶化。 研究人员已经使用不同形式的碳，例如纳米管和复杂的碳泡沫，将硫磺限制在适当的位置，但成效有限。 “我们的方法提供了一种简单的方法，可以从单一原材料中创建最佳的硫基阴极，”Simmons说。 为了开发他们的方法，Rensselaer的研究人员与Glens Falls的Finch Paper合作提供木质素磺酸盐。将该“褐色液体”（黑色糖浆状物质）干燥，然后在石英管炉中加热至约700摄氏度。 高热驱除大部分硫气，但将一些硫保留为深度嵌入活性炭基质中的多硫化物（硫原子链）。重复加热过程直到适量的硫被捕获在碳基质中。然后将材料研磨并与惰性聚合物粘合剂混合以在铝箔上形成阴极涂层。 迄今为止，该研究小组创建了一款锂 - 硫电池原型，其规格为手表电池，可循环约200次。下一步是扩大原型，以显着提高放电率和电池的循环寿命。 CFES业务发展总监Martin Byrne表示：“在重新调整生物质能的同时，与CFES合作的研究人员正在为环境保护作出重大贡献，同时构建更高效的电池，为能源存储行业提供急需的推动力。