一直以来,废弃车胎一般用来制造建筑材料或者以循环再生的方式做成地毯和鞋底。但现在,一项新技术的开发,使得废弃轮胎可以重新装配在混合动力和电动汽车上使用,不过是在引擎盖底下。美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)研发了一项新技术,该技术能将轮胎橡胶转化成可用来制造锂电池阳极的碳材料。
常规锂电池阳极使用石墨制造。石墨是一种自然形成的碳材料,由石墨矿里采掘而来。美国橡树岭国家实验室的研究人员在材料化学家Parans Paranthaman的带领下,找到了用废弃物来替代石墨制造碳阳极的方法。
关于该项技术的论文已经发表至学术专刊RSC Advances网页,简要概述了将废弃轮胎橡胶转化成纳米多款碳材料的过程。研究人员首先利用热硫酸槽将废弃车胎橡胶粉碎成微米尺寸大小的颗粒,随后将这些橡胶悬浮液进行过滤、清洗,最终将这些橡胶颗粒制成一个蛋糕状的实体,接下来,将这个橡胶蛋糕放在氮气里加热,使其成为黑色多孔的碳物质,其孔直径小于2纳米。
研究人员使用上述碳物质作为阳极材料,制作出了一枚实验室级别的小型电池。根据检测结果,该阳极材料的储电能力为每克390毫安时(mAh/g)。相比石墨的储电能力为每克370毫安时,效果更好。
经过100次充放电之后,这种使用轮胎橡胶制成的碳材料的储电能力没有发生变化,但其还耐用性还得经过数千次的充放电过程才能被证实,这是车载电池在实际使用中必须应对的正常使用情况。
此外,这种纳米多孔碳材料还面临其他高容量阳极材料的竞争,研究人员研制这些材料的目的也是为了增加锂电池容量和使用寿命。例如,在以纳米结构硅材料替代石墨阳极的研究方面,研究人员已经取得较大的进展,纳米结构硅材料的储电能力达到了每克4000毫安时,当然石墨烯也是一种性能较好的锂电池阳极材料。同时,使用碳纳米材料制造锂电池阳极和阴极的研究工作也受到重视,例如使用棉花纤维制造的碳纳米材料。
不管怎样,石墨材料仍是当前制造锂电池阳极材料的首选。现在,美国橡树岭国家实验室研究人员开发的这项制造阳极材料的新技术,制造的阳极材料的性能优于石墨,而且制造成本较低,很环保。Parans Paranthaman在新闻发布会上表示:“使用废弃轮胎来制造这种储能材料,不仅在碳材料回收利用方面具有很大的吸引力,而且对于控制废弃轮胎堆积造成的环境问题也十分有利。”