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咖啡渣新妙用,竟可化身锂电池阳极材料

2024-12-23 226

咖啡渣妙用多,除了可以放冰箱或衣柜当除臭除湿好帮手,俄罗斯科学家近日研究指出,咖啡渣也能变成锂离子电池的阳极材料,库伦效率更接近 100%。

市面上锂离子电池阳极多由石墨等碳材料组成,但因为石墨电极成本不具优势,储电容量也有限、使人们每天都得帮手机充电,因此为了改变现状,俄罗斯人民友谊大学(RUDN)科学家正绞尽脑汁想找出可替代又有机的材料,并瞄准樱桃、橄榄核粉、果渣、海藻跟稻谷等有机材料,想将之转换成可用碳材料。

最终团队选用日常的生活常见废弃物:咖啡渣。咖啡为现代人不可或缺的日常饮品,在品味完咖啡之后,剩余的咖啡残渣还可以当成肥料或是达成除臭除湿效果,妙用之多,未来若 RUDN 成功研发出咖啡渣锂电池电极,也可说是咖啡渣首次跨足工业界。

目前 RUDN 研究员也已找出以咖啡渣制造电极的方法,团队首先“在地取材”,把大学食堂的咖啡渣磨均匀,把它们放在 800°C 高温下烘烤,最后再以 80% 咖啡渣材料与 20% 塑胶黏着剂的比率制成电极。

实际用于电池后,测试结果也符合团队的期待,在 0.1A 电流下,虽然其储热容量跟一般的电池差不多,约为 285 mA-h,但成本不仅比石墨电极还要低,容量也比其他有机材料的电极还要高,库伦效率更是接近 100%。

团队也相当看好新电极的耐用性,RUDN 医学创新化合物分子设计与合成中心主任 Raphael Luke 表示,电池在 100 次充放电之后仍能维持初始容量,每次循环性能只会下降 0.23%。

RUDN 团队的新型电极设计将有望大幅提高电极取材便利性跟制造简易程度,虽然这项技术还是有缺点,制程温度高、会消耗庞大能量为不争的事实,但最佳化设计与扩大研究规模之后,也有机会抵达商业化阶段。

目前已有不少科学家正努力帮锂电池设计新阳极,盼可进一步提高储电容量与降低成本,就好比美国厂商 Sila Nanotechnologies 跟跨欧美联合大学团队皆看好硅阳极的高储电潜力,已着手开发新型电极;也有人跟 RUDN 团队一样,致力用有机或环保材料打造“绿色”电极,美国与摩西哥团队便将废弃塑胶聚乙烯摇身一变成锂电池的阳极材料,显示锂电池研究热潮将不断持续。

  • Chemists synthesize electrodes for accumulators from coffee grounds

(首图为示意图,来源:pixabay)

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2019-03-10 13:17:00

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