Los ingenieros de Purdue han descubierto una forma de abordar los rellenos sanitarios de plástico al tiempo que mejoran las baterías, colocando plástico sin tinta empapado en solvente que contiene azufre en un microondas y luego en las baterías como un andamio de carbono.
Las baterías de litio-azufre han sido aclamadas como la próxima generación de baterías para reemplazar la variedad actual de iones de litio. Las baterías de litio-azufre son más baratas y más densas en energía que los iones de litio, lo que serían características importantes en todo, desde vehículos eléctricos hasta computadoras portátiles.
Pero el golpe en las baterías de litio-azufre hasta este punto es que no duran tanto, ya que pueden usarse durante aproximadamente 100 ciclos de carga.
Los investigadores de Purdue han encontrado una manera de aumentar la vida útil en un proceso que tiene la ventaja adicional de ser una forma conveniente de reciclar plástico. Su proceso, que se publicó recientemente en Materiales e interfaces aplicados por ACS muestra que poner plástico empapado en azufre en un microondas, incluidas bolsas de plástico transparentes, transforma el material en la sustancia ideal para aumentar la vida útil de las próximas baterías a más de 200 ciclos de carga y descarga.
"No importa cuántas veces recicle el plástico, ese plástico permanece en la tierra", dijo Vilas Pol, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química de Purdue. "Hemos estado pensando en formas de deshacernos de él durante mucho tiempo", y esta es una forma de al menos agregar valor "
La necesidad de reducir los vertederos es paralela a hacer que las baterías de litio-azufre sean lo suficientemente buenas para uso comercial.
"Debido a que las baterías de litio y azufre se están volviendo más populares, queremos que les dure una vida más larga", dijo Pol.
El plástico de polietileno de baja densidad, que se usa para empacar y comprende una gran parte de los desechos plásticos, ayuda a abordar un problema de larga data con las baterías de litio-azufre, un fenómeno llamado efecto de polisulfuro que limita la duración de la bateríadurar entre cargos.
Las baterías de litio-azufre, como su nombre indica, tienen litio y azufre. Cuando se aplica una corriente, los iones de litio migran al azufre y se produce una reacción química para producir sulfuro de litio. El subproducto de esta reacción, el polisulfuro,tienden a cruzar hacia el lado del litio y evitan la migración de iones de litio al azufre. Esto disminuye la capacidad de carga de una batería, así como la vida útil.
"La forma más fácil de bloquear el polisulfuro es colocar una barrera física entre el litio y el azufre", dijo Patrick Kim, investigador asociado de investigación postdoctoral de Purdue en ingeniería química.
Estudios anteriores habían intentado hacer esta barrera de biomasa, como las cáscaras de plátano y las cáscaras de pistacho, porque los poros en el carbono derivado de la biomasa tenían el potencial de atrapar el polisulfuro.
"Cada material tiene su propio beneficio, pero la biomasa es buena para mantener y puede usarse para otros fines", dijo Pol. "El plástico de desecho es un material realmente inútil y gravoso".
En cambio, los investigadores pensaron en cómo el plástico podría incorporarse en un andamio de carbono para suprimir el transporte de polisulfuro en una batería. Investigaciones anteriores han demostrado que el plástico de polietileno de baja densidad produce carbono cuando se combina con grupos sulfonados.
Los investigadores empaparon una bolsa de plástico en un disolvente que contenía azufre y la pusieron en un microondas para proporcionar de manera económica el aumento rápido de la temperatura necesaria para la transformación en polietileno de baja densidad. El calor promovió la sulfonación y carbonización del plástico e indujo una mayordensidad de poros para la captura de polisulfuro. El plástico de polietileno de baja densidad podría convertirse en un andamio de carbono para dividir las mitades de litio y azufre de una pila de monedas.
"El carbono derivado del plástico de este proceso incluye un grupo sulfonato con una carga negativa, que también es lo que tiene el polisulfuro", dijo Kim. El polietileno sulfonado de baja densidad convertido en un andamio de carbono, por lo tanto, suprimió el polisulfuro al tener un similarEstructura química.
"Este es el primer paso para mejorar la capacidad de retención de la batería", dijo Pol. "El siguiente paso es fabricar una batería de mayor tamaño utilizando este concepto".
Video: http://youtu.be/9vgGA4vHaWg .
Esta investigación fue financiada por Naval Enterprise Partnership Teaming with Universities for National Excellence Center for Power and Energy Research at Purdue.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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