Китайские ученые нашли способ использовать осадок от производства традиционного китайского ликера байцзю для создания анода в натрий-ионных аккумуляторах. Новая технология сделает производство батарей дешевле и безопаснее, а также поможет наладить утилизацию отходов пищевой промышленности.
Исследователи из Университета цифровых наук и технологий Китая изучили осадок, остающийся после дистилляции байцзю, и обнаружили, что он содержит углеродные соединения, пригодные для использования в аккумуляторах. После обработки этот материал может стать эффективным анодом для натрий-ионных батарей. Специалисты уже получили патент на свою разработку и планируют ее дальнейшее развитие.
Натрий-ионные аккумуляторы считаются перспективной альтернативой литий-ионным. Они дешевле, потому что натрий гораздо доступнее лития. К тому же такие батареи более безопасны, так как менее подвержены перегреву и возгоранию. Однако у них есть и слабые стороны — натриевые ионы крупнее литиевых, из-за чего аккумулятор быстрее изнашивается. Для решения этой проблемы ученые используют углеродные материалы с особыми пористыми структурами.
В традиционных натрий-ионных батареях для анодов применяется твердый углерод, но он плохо держит заряд. Кроме того, частые циклы зарядки-разрядки могут разрушать его структуру, снижая срок службы батареи. Китайцы попытались улучшить этот материал, добавив в него осадок байцзю, который богат углеродными соединениями.
Для обработки сырья исследователи промыли и высушили осадок, обработали его кислотой, а затем нагрели при высокой температуре. После этого материал подвергли воздействию ультразвука и еще одной термической обработке, добавив соединения кремния. Итоговое вещество получило название HC-1100Si-1. Чтобы проверить эффективность нового анода, ученые собрали натрий-ионный аккумулятор, в котором использовали HC-1100Si-1 на аноде и оксид натрия и марганца на катоде. Испытания показали, что батарея сохраняет 91,9% своей емкости даже после 100 циклов зарядки-разрядки.
Хотя это значение пока ниже стандартных показателей коммерческих аккумуляторов, разработчики уверены, что их батареи подойдут для устройств, которые требуют частых циклов получения энергии. Кроме того, использование отходов ликера вместо дорогих синтетических материалов делает производство таких батарей более экологичным и экономичным. Сейчас команда работает над тем, чтобы масштабировать производство и выйти на уровень многолитровых объемов. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Ранее мы писали о том, как ученые придумали мини-роботов с топливом из водки.
