廢棄塑料一直以來(lái)都是困擾人們的世界性難題，而美國(guó)普度大學(xué)(Purdue University)工程師想出一個(gè)可以解決廢棄塑料，同時(shí)提升鋰硫電池壽命方法。

鋰硫電池理論能量密度為鋰離子電池 3 到 5 倍之多，高達(dá) 2,600Whkg，為電動(dòng)車(chē)與筆記本電腦電池重要條件，因此被稱為鋰離子電池下一代技術(shù)，只不過(guò)該電池充電循環(huán)僅有短短 100 次。

普度大學(xué)團(tuán)隊(duì)找出一個(gè)一箭雙雕的方法，可同時(shí)解決塑料回收與電池壽命問(wèn)題，根據(jù)其在《ACS Applied Materials and Interfaces》研究，首先將諸如透明塑料袋等無(wú)墨塑料浸泡在含硫溶液中，再將其微波并制成電池中的碳支架，可將鋰硫電池充電循環(huán)提升到 200 次。

普度大學(xué)化學(xué)工程助理教授 Vilas Pol 表示，不管回收多少次，塑料一直都會(huì)存在世界上，團(tuán)隊(duì)只是想出一個(gè)辦法提升塑料價(jià)值。

低密度聚乙烯常用于塑料與包裝，為塑料污染主要元兇，但它在實(shí)驗(yàn)中竟搖身一變成解決鋰硫電池長(zhǎng)期問(wèn)題關(guān)鍵。該障礙被稱為多硫化物穿梭效應(yīng)(polysulfide shuttling effect)，會(huì)導(dǎo)致電池充電容量與壽命下降。

鋰硫電池顧名思義就是利用鋰與硫構(gòu)成，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，鋰離子會(huì)遷移到硫并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生硫化鋰(lithium sulfide)，然而該反應(yīng)副產(chǎn)物多硫化物容易回到鋰電極，并阻礙鋰離子移動(dòng)，這將會(huì)降低電池的充電容量以及壽命。

普度大學(xué)化學(xué)工程研究員 Patrick Kim 指出，阻斷多硫化物最簡(jiǎn)單方法便是在鋰和硫之間打造物理屏障。

以往研究也有想過(guò)要用此辦法解決問(wèn)題，像是香蕉皮和開(kāi)心果殼等生質(zhì)能，利用生物質(zhì)衍生碳中的孔隙捕獲多硫化物。Pol 表示，每種材料各有益處，但生物質(zhì)易于保存、更適合用在其他地方，而廢棄塑料就真正只是無(wú)用又沉重的材料。

因此研究員想將塑料納入電池的碳支架，且過(guò)去研究也指出，低密度聚乙烯塑料與磺化基團(tuán)(sulfonated group)結(jié)合后也會(huì)產(chǎn)生碳。

(Source：普度大學(xué))

研究員借由將塑料袋浸入含硫溶劑中，并將其放入微波爐中，以便宜有效的方式將溫度升高并將塑料轉(zhuǎn)化成低密度聚乙烯，且熱能還可以促進(jìn)塑料磺化和碳化，讓孔隙更密集，捕獲更多多硫化物，最終制成碳支架將鋰與硫分開(kāi)。

Kim 表示，用這個(gè)方法制作出來(lái)的塑料衍生碳與磺化基團(tuán)會(huì)帶有負(fù)電荷，而這也是多硫化物具有的特性，因此將磺化低密度聚乙烯制成碳支架，利用相似化學(xué)特性來(lái)阻擋多硫化物。Pol 則指出，這是提高鋰硫電池容量的第一步，下一步就是利用此概念制造更大的電池。

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