用垃圾場廢料制造高性能電池

從垃圾場取一些金屬屑;將它們放入裝有普通家用化學品的玻璃罐中;而且，您有一塊高性能的電池。

機械工程學助理教授卡里·品特(Cary Pint)表示：“想像一下，每年丟棄的大量金屬廢料可用于為未來的可再生能源網格提供能量存儲，而不是成為廢料加工廠和環境的負擔。在范德比爾特大學。

為了使這樣的未來成為可能，品脫(Pint)領導了一個研究團隊，該團隊使用廢鋼和黃銅廢料(這是最常見的兩種廢棄材料)制造出世界上第一個可存儲能量與鉛酸電池相當的鋼黃銅電池，而充電和放電的速率可與超快速充電超級電容器媲美。

由范德比爾特跨學科材料科學計劃和機械工程系的研究生和本科生組成的研究團隊在題為“從垃圾場到電網：將廢金屬從環境中加工成納米結構電極以用于超快充電電池”的論文中描述了這一成就。 “本周在ACS Energy Letters雜志上在線發表。

發揮這種性能的秘訣是陽極氧化，陽極氧化是一種常用的化學處理方法，用于使鋁具有持久的裝飾性外觀。研究人員發現，當使用常見的家用化學和居民電流對廢鋼和黃銅進行陽極氧化時，研究人員發現金屬表面被重組為納米級的金屬氧化物網絡，當與水基液態電解質反應時，它們可以存儲和釋放能量。

研究小組確定這些納米域解釋了他們觀察到的快速充電行為以及電池的出色穩定性。他們對它進行了5,000個連續充電周期的測試-相當于每天充電和放電超過13年-并發現它保留了90%以上的容量。

與最近爆炸的鋰離子手機電池不同，鋼黃銅電池使用的非易燃水電解質含有氫氧化鉀，氫氧化鉀是一種用于洗衣粉的廉價鹽。

“當我們的目標是以廉價的方式從家用電源生產電池中使用的材料，以至于大型制造設施毫無意義時，我們所采取的方法與我們在研究實驗室中通常所采取的方法不同。”說過。

研究團隊對這一突破可能對未來電池的制造方式感到特別興奮。

“我們看到當代社會運動的開始，導致了'制造商文化'，大規模的產品開發和制造正在分散化，并縮小到個人或社區。到目前為止，電池仍不屬于這種文化，但是我相信，我們將看到居民從電網斷開并生產自己的電池的那一天。這就是電池技術開始發展的規模，我認為我們將回到那里。”

范德比爾特團隊從“ Baghdad Battery”(巴格達電池)中汲取了靈感，Baghdad Battery是一種可追溯到公元前一世紀的簡單設備，有人認為這是世界上最古老的電池。它由一個陶制陶鍋，一個銅片和一個鐵棒組成，它們與電解質一起被發現。盡管對人工制品的這種解釋是有爭議的，但構造人工制品的簡單方式影響了研究團隊的設計。

該團隊的下一步是制造適用于節能智能家居的全尺寸原型電池。

“我們正在通過該項目開拓新的領域，其積極的結果不是商業化，而是可以向普通大眾使用的一組清晰的說明。這是一種全新的思考電池研究的方式，它可以繞開阻礙電網規模儲能創新的障礙。”