Naujas tvarus metodas leidžia panaudoti senų mobiliųjų telefonų baterijas ir pramoninį ligniną, juos paverčiant itin perspektyvia medžiaga natrio jonų baterijoms.
Tai išskirtinis žiedinės ekonomikos inovacijos pavyzdys. Užuot leidus šioms medžiagoms kauptis sąvartynuose ar būti sudeginamoms, mokslininkų komanda iš Kinijos suteikia atliekoms pažangų antrą gyvenimą.
Iš nikelio–kobalto sulfidų ir iš lignino gautos anglies sudarytas kompozitas, išbandytas kaip natrio jonų baterijos anodas, parodė puikius elektrocheminius rezultatus.
Žalesnė baterijų medžiaga
Tam, kad atliekoms būtų suteikta nauja vertė, komanda pasitelkė hidroterminės sintezės techniką.
Šis procesas leidžia iš senų baterijų išgauti svarbius metalus, tokius kaip nikelis ir kobaltas. Vėliau šie junginiai sujungiami su iš lignino gauta anglimi. Ligninas yra reikšmingas popieriaus ir biokuro gamybos šalutinis produktas.
Gautas kompozitas yra ne tik perdirbtų medžiagų mišinys, bet ir aukštos kokybės, funkcionali elektrodo medžiaga.
Ligninas čia veikia kaip tvirtas anglies apvalkalas, didinantis medžiagos elektrinį laidumą ir stabilizuojantis elektrodą, o išgauti metalų sulfidai sudaro būtinus aktyviuosius centrus natrio jonams kauptis.
Unikali elektrodo struktūra užtikrina efektyvų jonų judėjimą ir kartu ilgalaikį struktūrinį stabilumą.
Bandymai parodė, kad medžiaga pasiekė daugiau kaip 1 000 miliampervalandžių grame pradinę iškrovos talpą. Net esant didelėms srovėms, kompozitas išlaikė aukštas ir patikimas veikimo charakteristikas.
Pasak tyrėjų, net esant dideliems srovių tankiams, medžiaga išsaugojo reikšmingą talpą, įrodydama, kad yra tinkama sparčiam įkrovimui ir iškrovimui.
Žiedinė ekonomika ir energijos saugyklos ateitis
Didėjant tvarios energijos paklausai, būtinos medžiagos, kurios suderintų prieinamą kainą ir aukštą našumą.
Natrio jonų baterijos vis dažniau laikomos tvariu energijos kaupimo sprendimu, nes natris yra gerokai gausesnis ir pigesnis už ličio išteklius.
Tokios baterijos gali būti naudojamos elektros tinklų energijos kaupimui, elektrinėse transporto priemonėse ir nešiojamojoje elektronikoje.
Tačiau iki šiol pagrindinė kliūtis buvo efektyvių elektrodų medžiagų trūkumas. Naujas metodas vienu metu sprendžia dvi aplinkosaugos problemas: elektronikos atliekas ir pramoninių šalutinių produktų panaudojimą.
Jis sukuria tvarią perdirbimo grandinę milijonams kasmet išmetamų baterijų ir kartu paverčia pramoninį ligniną svarbia švarios energijos technologijų sudedamąja dalimi.
Tyrimo autoriai pabrėžia, kad siekė peržengti tradicinio perdirbimo ribas ir parodyti, jog atliekas galima paversti aukštos pridėtinės vertės energijos medžiagomis. Tokiu būdu mažinamos sąnaudos, tausojami ištekliai ir remiama švaresnių technologijų plėtra.
Nors laboratoriniai rezultatai yra itin daug žadantys, dar reikia įvertinti, ar ši technologija gali būti pramoniniu mastu išplėsta ir komerciškai pritaikyta.
Jeigu tai pavyks, naujasis metodas gali padėti sumažinti natrio jonų baterijų gamybos kainą ir paspartinti jų platesnį diegimą rinkoje.
