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　　據(jù)悉，電池有陽(yáng)極和陰極兩極，鋰離子電池陽(yáng)極大多由石墨構(gòu)成。鋰離子存在于電解液中，在充電時(shí)向陽(yáng)極轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存在陽(yáng)極上。最近，來(lái)自普渡大學(xué)的科學(xué)家們分別向我們展示了如何用聚苯乙烯和淀粉基“花生式”包裝材料制造具有碳納米結(jié)構(gòu)和微層結(jié)構(gòu)的鋰離子電池陽(yáng)極。目前該項(xiàng)成果已經(jīng)在第249屆美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)全國(guó)會(huì)議展出。

　　博士后研究助理Vinodkumar Etacheri回憶說(shuō)：“在我們的實(shí)驗(yàn)室里有很多花生式包裝材料，Vilas Pol教授提議我們可以找到一條途徑將這些材料進(jìn)行廢物利用。”正是這個(gè)簡(jiǎn)單的提議，促成了這項(xiàng)對(duì)包裝材料進(jìn)行再利用的環(huán)境友好型新技術(shù)的誕生。研究指出：相比于市售的石墨電極，這種新型正極材料充電更快，并且具有更高的比容量。

　　Pol說(shuō)道：“盡管花生式包裝材料在航運(yùn)上有很好的應(yīng)用，但它是出了名的難分解，只有10%的包裝材料能夠?qū)崿F(xiàn)再利用。對(duì)于回收者來(lái)說(shuō)，由于它的密很低度，需要很大的空間進(jìn)行裝備和運(yùn)輸，花費(fèi)十分昂貴，不會(huì)有太大的利潤(rùn)。”因此，花生式包裝材料最終往往在垃圾場(chǎng)進(jìn)行填埋，且數(shù)十年不會(huì)分解。盡管淀粉基包裝材料比聚苯乙烯包裝材料更為環(huán)保，但它含有的化學(xué)物質(zhì)和清潔劑也會(huì)污染土壤和水，給海洋生物帶來(lái)很大的危害。

聚苯乙烯和淀粉基材料制鋰離子電池

　　Pol說(shuō)道：“這是一種非常簡(jiǎn)單直接的新方法，無(wú)需過(guò)渡金屬鹽催化劑，直接將花生式包裝材料在惰性氣體氛圍中進(jìn)行加熱，且將溫度控制在在500—900攝氏度范圍內(nèi)。所得材料再加工即可制成陽(yáng)極。”

　　Etacheri說(shuō)道：“這是一種便宜、環(huán)境友好并具有大規(guī)模生產(chǎn)潛能的新技術(shù)。微觀和光譜分析證明在經(jīng)過(guò)多次充放電循環(huán)之后，由于其微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)的影響，電極仍具有優(yōu)越的電化學(xué)性能。”

　　市場(chǎng)上陽(yáng)極粒子要比這種新型陽(yáng)極粒子厚10倍，且電阻更高，而這也增加了充電時(shí)間。Pol說(shuō)道：“在我們的實(shí)驗(yàn)中，如果在充電過(guò)程中對(duì)材料進(jìn)行鋰化，它只需移動(dòng)1微米的距離，這也是我們的材料比商用材料充放電更快速的原因。

　　由于(電極)片層薄且多孔，因此在電池中它們與液態(tài)電解液有更好的接觸。他說(shuō)：“相較于商用石墨電極，這種電極展現(xiàn)出了更為優(yōu)異的鋰離子存儲(chǔ)能力。”這種用花生式包裝材料制造的碳陽(yáng)極最大比容量為420 mAh/g，要高于石墨電極理論容量372 mAh/g。他說(shuō)：“這些碳電極的長(zhǎng)期電化學(xué)性能非常穩(wěn)定，可以循環(huán)充放電300次而沒(méi)有明顯的容量損失。同時(shí)，這種碳電極也有望用在可充電鈉離子電池中。未來(lái)的工作包括：通過(guò)進(jìn)一步活化改善其性能;增加表面積和孔的尺寸;改進(jìn)電化學(xué)性能。”

　　科學(xué)家們已經(jīng)找到將廢棄的“花生式”包裝材料轉(zhuǎn)化為高性能鋰電池碳電極的方法，這是一種能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用的環(huán)保新方法，而這種碳電極的性能甚至優(yōu)于傳統(tǒng)的石墨電極。