微波塑料使锂硫电池获得更长寿命

            普渡大学的工程师们已经找到了一种方法来解决塑料垃圾填埋场的问题，同时也提高了电池的性能–把不含墨水的塑料浸泡在含硫溶剂的微波炉中，然后作为碳支架进入电池。锂硫电池被誉为新一代锂离子电池，取代了目前锂离子的品种。锂硫电池比锂离子便宜，能量密度也更高，这在从电动汽车到笔记本电脑的所有领域都是很重要的特征。但是，在这一点上，锂硫电池的冲击是，它们不会持续很长时间，可用于大约100个充电周期。Urdue的研究人员已经找到了一种方法，可以增加塑料回收利用过程的寿命。

            他们最近在ACS应用材料和接口网站上发表的这一过程表明，将浸有硫磺的塑料放入微波炉，包括透明塑料袋，可将这种材料转化为理想物质，从而将即将投产的电池寿命延长到200多个充放电周期。普渡大学化学工程学院的副教授Vilas Pol说：不管你回收塑料多少次，塑料都会留在地球上。我们已经想出了办法来摆脱它很长时间了，这至少是增加价值的一种方法。减少垃圾填埋场的需要与使锂硫电池具有足够商业用途的需要并行不悖。Pol说：“由于锂硫电池越来越受欢迎，我们希望能从锂硫电池中获得更长的寿命。

            用于包装的低密度聚乙烯塑料含有大量的塑料废料，有助于解决锂硫电池长期存在的问题–这种现象被称为聚硫穿梭效应，限制了电池在充电之间能维持多久。锂硫电池，顾名思义，有一个锂和一个硫磺。当电流通过时，锂离子迁移到硫磺中，发生化学反应，生成硫化锂。这个反应的副产品多硫化物，倾向于返回到锂的一边，防止锂离子向硫的迁移。这降低了电池的充电容量和使用寿命。阻止多硫化物的最简单的方法就是在锂和硫磺之间设置一个物理屏障，普渡公司的化学工程助理研究员Patrick Kim说。以前的研究曾尝试将这种屏障用在生物物质上，如香蕉皮和开心果壳上，因为生物碳中的气孔具有捕获多硫化物的潜力。

            每种材料都有其自身的好处，但生物物质可以保存，也可以用于其他目的，废塑料是真正无价值和负担沉重的材料。相反，研究人员考虑如何将塑料纳入碳支架，以抑制在电池中穿梭的聚硫醚。过去的研究表明，低密度聚乙烯塑料与磺化基团结合时会产生碳。研究人员将一个塑料袋浸泡在含有硫磺的溶剂中，然后将其放入微波炉中，这样可以快速提高转化为低密度聚乙烯所需的温度。热处理促进了塑料的磺化和碳化，并导致了较高的捕聚硫孔密度。低密度的聚乙烯塑料可以制成碳支架，将电池的锂和硫分成两半。从这个过程中得到的塑料衍生碳包括一个带负电荷的磺酸基，这也是多硫化物的特性，”Kim说。磺化低密度聚乙烯制成碳支架，因此，抑制聚硫具有类似的化学结构。本品以上资料由西亚试剂：化学品数据库