從舊輪胎提取出鋰電池陽極材料

來自美國橡樹嶺國家試驗室(ORNL)的科研人員，從廢棄汽車輪胎獲取炭黑，并適當調節其微觀結構特點，出產出使用在鋰電池包上的高性能、低成本碳素陽極材料。

這篇有關電化學的專業論文發表在RSCAdvances期刊上，研究顯示從廢舊輪胎收集原材料制造的碳素陽極在經歷過100次充放電循環后，仍舊擁有接近390毫安時/克的可逆電容量，該數據要優于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，得益于輪胎中碳元素舉世無雙的微觀結構;陽極材料來源于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新增了一條新道路。

ORNL研究團隊通過一項享有專利認證的預解決技術，獲得熱解炭黑材料，特性與石墨相近，差別在于前者是人工制造的。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，然后進行過濾、清洗操作，再壓縮成固體實心塊。在氮氣環境下高溫分析固體塊，得到硫化橡膠粉末;碳化過程中對材料進行適當的工藝解決，就可以收獲擁有較高表面面積的熱解炭黑復合材料。為了戒備金屬粒子等潛在雜質混入炭黑粉末中，加工的橡膠粉末在出產流程中要用酸性溶液進行清洗。

采用化學預解決的手段，由橡膠出產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，非常緊要的納米孔隙(直徑小于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。而利用舊輪胎出產碳素陽極的技術旨在，開發低成本、環境友好型的碳素復合陽極材料，并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。

研究人員正全力探測一套加工工藝，目的在于回收更大比例的碳素材料，并驗證該炭黑材料作為軟包裝鋰電池包陽極的可行性。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計劃與美國公司合作，以取得這項創新技術的授權，然后為汽車、電力、醫藥、軍事等行業加工鋰電池包，另外還有一些潛在使用范疇，包括水凈化以及氣體吸收和儲存。ORNL已近在項目招標網站FedBizOpps打出宣傳語專為鋰電池包打造的低成本碳素陽極，該宣傳將繼續到九月十五日。

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