Старые бумажные пакеты и картонные коробки могут обрести новую жизнь в безопасном, но мощном литии

Исследователи из Наньянского технологического университета придумали, как превратить макулатуру в материал для использования в литий-ионных батареях большой емкости для смартфонов и электромобилей — идеальное и экологически чистое использование, по их словам, для одноразовой упаковки. как бумажные пакеты и картонные коробки.

«Бумага используется во многих аспектах нашей повседневной жизни: от упаковки подарков и декоративно-прикладного искусства до множества промышленных применений, таких как сверхпрочная упаковка, защитная упаковка и заполнение пустот в строительстве», — говорит руководитель проекта Лай. Чанцюань, доцент школы машиностроения и аэрокосмической техники НТУ. «Однако мало что делается для управления крафт-бумагой после ее утилизации, за исключением сжигания, которое приводит к высоким уровням выбросов углерода из-за их состава. Наш метод дает крафт-бумаге еще одну жизнь, направляя ее на растущую потребность в таких устройствах, как такие как электромобили и смартфоны, не только помогут сократить выбросы углекислого газа, но и ослабят зависимость от методов добычи полезных ископаемых и тяжелой промышленности».

В работе команды тонкие листы крафт-бумаги вырезаются лазером и снова собираются посредством ламинирования в решетки различной формы, а затем подвергаются воздействию высокотемпературной бескислородной среды для пиролиза без сжигания материала. Результатом является то, что команда называет углеродными пенами, созданными на основе бумаги (PDACF), которые обладают «беспрецедентным сочетанием прочности и поглощения энергии», включая устойчивость к сжатию, подобную графеновым аэрогелям, но при нагрузке на несколько порядков выше.

Однако наибольший интерес представляет использование этого материала в качестве анода в литий-ионных батареях, поскольку оно демонстрирует повышенную безопасность и высокую энергоемкость, что может сделать его ключевым материалом для источников питания для смартфонов, ноутбуков и электромобилей следующего поколения. «Наши аноды продемонстрировали сочетание таких сильных сторон, как долговечность, амортизация и электропроводность, которых нет в современных материалах», — утверждает соавтор Лим Го Яо. «Эти структурные и функциональные свойства демонстрируют, что наши аноды на основе крафт-бумаги являются устойчивой и масштабируемой альтернативой нынешним углеродным материалам и найдут экономическую ценность в требовательных, высококачественных, многофункциональных приложениях, таких как зарождающаяся область структурных батарей».

«Наш метод превращает обычный и вездесущий материал — бумагу — в другой, чрезвычайно прочный и пользующийся большим спросом», — добавляет Лай. «Мы надеемся, что наши аноды удовлетворят быстро растущую мировую потребность в устойчивом и более экологичном материале для батарей, производство которых и неправильное обращение с отходами, как показали исследования, оказывают негативное воздействие на нашу окружающую среду».

Работа команды была опубликована в открытом доступе в журнале Additive Manufacturing.