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新南威尔士大学利用咖啡渣开发电极成分 使电池更具可持续性

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58京牌 ,新南威尔士大学(UNSW)的研究人员,探讨如何将咖啡残渣变成电池电极中的关键化学成分。

(图片来源:sciencedirect)

该团队重点研究可充电锂硫电池所需的化学物质,这种电池有望成为下一代日常电力存储技术之一。与目前大多数电池(包括锂离子电池)相比,锂硫电池的理论储能容量更高。这种电池中使用的硫无毒、易于从自然界中获取,而且作为石油工业的副产品,成本相对较低。

硫需要碳框架的支撑或承载,以形成有效的硫电极,这正是咖啡渣起作用的地方。通过高温分解过程处理咖啡残渣,可以产生近乎纯净的碳。然而,碳可以多种形式存在,具有不同的物理特性。如何制备最适宜的碳形式,对于将咖啡渣回收整合至电池的电极中至关重要。研究人员表示:“我们工作的主要是表征碳的特性。”其中包括了解其结构、形态、杂质、表面积、孔隙特性,以及热解粉末和电极中的结晶性质。

本项研究的最终目的是,找出不同形式热解碳的物理性质及其作为电极基质材料有效性之间的关系。这极具挑战性,因为要用到很多技术。最具揭示性的技术是一种被称为X射线吸收近边缘光谱学(XANES)的复杂过程。这是由澳大利亚同步加速器设施产生的一种特定类型X射线。利用X射线的吸收模式,紧接着是荧光发射,可以从不同尺度揭示碳的结构细节。研究人员表示:“在电化学作用过程中,我们还能够具体凸显电极表面的碳框架、硫成分和其他化合物的变化。”

该团队希望通过量化碳中可接受杂质的水平,以及使其适于制造电极的最低加工水平,来创建早期理念。在投入商用之前,根据性能、可用性和是否适合大规模生产,选择正确的碳源,是需要进一步考虑的因素。

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