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Purdue-Ingenieur-Mikrowellen-Plastik, zum der Lithium-Schwefel Batterielebensdauer zu erhöhen

May 21, 2018

Lithium-Schwefel-Batterien wurden als die nächste Generation von Batterien gefeiert, um die derzeitige Lithium-Ionen-Sorte zu ersetzen. Lithium-Schwefel-Batterien sind billiger und energiereicher als Lithium-Ionen, die wichtige Eigenschaften in allem von Elektrofahrzeugen zu Laptops sind, sagte eine Pressemitteilung von Purdue. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

Der Nachteil von Lithium-Schwefel-Batterien war bisher, dass sie nicht so lange halten und für etwa 100 Ladezyklen verwendbar sind. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

Purdue-Forscher, die von der Naval Enterprise Partnership in Zusammenarbeit mit Universitäten für nationale Exzellenz für Energie und Energieforschung in Purdue finanziert wurden, haben einen Weg gefunden, die Lebensdauer durch einen Prozess zu erhöhen, der den zusätzlichen Vorteil einer bequemen Wiederverwertung von Kunststoff bietet. Durch das Einbringen von schwefelgetränktem Kunststoff in eine Mikrowelle wird das Material zur idealen Substanz, um die Lebensdauer der Batterien auf mehr als 200 Lade-Entlade-Zyklen zu erhöhen, heißt es in einem kürzlich in ACS Applied Materials and Interfaces veröffentlichten Papier .

"Egal, wie oft Sie Kunststoff recyceln, dieser Kunststoff bleibt auf der Erde", sagte Vilas Pol, außerordentlicher Professor an der Purdue School of Chemical Engineering. "Wir haben überlegt, wie wir es für eine lange Zeit loswerden können, und das ist ein Weg, um zumindest einen Mehrwert zu schaffen. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

"Weil Lithium-Schwefel-Batterien immer beliebter werden, wollen wir ein längeres Leben aus ihnen herausholen", fügte Pol hinzu. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

Low-Density-Polyethylen (LDPE) hilft, ein seit langem bestehendes Problem mit Lithium-Schwefel-Batterien anzugehen - ein Phänomen, das als Polysulfid-Shuttle-Effekt bezeichnet wird und begrenzt, wie lange eine Batterie zwischen Ladungen dauern kann. Wenn ein Strom an Lithium-Schwefel-Batterien angelegt wird, wandern Lithiumionen zu dem Schwefel und eine chemische Reaktion findet statt, um Lithiumsulfid zu erzeugen. Das Nebenprodukt dieser Reaktion, Polysulfid, tendiert dazu, zur Lithiumseite zurückzukehren, was die Wanderung von Lithiumionen zu Schwefel verhindert. Dies verringert die Ladekapazität einer Batterie sowie deren Lebensdauer.

"Der einfachste Weg, um Polysulfid zu blockieren, ist eine physikalische Barriere zwischen Lithium und Schwefel", sagte Patrick Kim, ein Purdue-Postdoc-Forscher in der Chemieingenieurwesen. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

Frühere Studien hatten versucht, diese Barriere aus Biomasse, wie Bananenschalen und Pistazienschalen, zu machen, da die Poren in Biomasse-Kohlenstoff das Potenzial hatten, Polysulfid zu fangen, bemerkte Purdue. "Jedes Material hat seinen eigenen Nutzen, aber Biomasse ist gut zu behalten und kann für andere Zwecke verwendet werden", sagte Pol. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

Stattdessen dachten die Forscher darüber nach, wie Kunststoffe in ein Kohlenstoffgerüst eingebaut werden könnten, um das Polysulfid-Pendeln in einer Batterie zu unterdrücken. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass LDPE in Kombination mit sulfonierten Gruppen Kohlenstoff liefert.

Die Forscher tränkten einen Kunststoffbeutel in einem Lösungsmittel, das Schwefel enthielt, und steckten ihn in eine Mikrowelle, um den schnellen Anstieg der Temperatur, die für die Umwandlung in Polyethylen niedriger Dichte erforderlich ist, kostengünstig bereitzustellen. Die Wärme förderte die Sulfonierung und Carbonisierung des Kunststoffs und induzierte eine höhere Dichte der Poren zum Auffangen von Polysulfid. Der LDPE-Kunststoff könnte dann zu einem Kohlenstoffgerüst gemacht werden, um die Lithium- und Schwefelhälften einer besseren Knopfzelle zu teilen. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

"Der aus Kunststoff gewonnene Kohlenstoff aus diesem Prozess enthält eine Sulfonatgruppe mit einer negativen Ladung, die auch Polysulfid hat", sagte Kim. Sulfoniertes LDPE, das zu einem Kohlenstoffgerüst gemacht wurde, unterdrückte daher Polysulfid durch eine ähnliche chemische Struktur. Game Supply und Spielkartenhülle und Trading Card Sleeve und Soft Card Holder

"Dies ist der erste Schritt zur Verbesserung der Kapazitätserhaltung der Batterie", sagte Pol. "Der nächste Schritt ist die Herstellung einer größeren Batterie unter Verwendung dieses Konzepts." Spielzubehör und Spielkartenhüllen und Kartenhüllen und Kartenhalter