加州大学河畔分校Bourns工程学院的研究人员利用废玻璃瓶和一个低成本的化学过程来制造用于高性能锂离子电池的纳米硅阳极。该电池将会扩大电动汽车和插拔式混合动力电动汽车的范围，并在更少的费用下为手机和笔记本电脑等个人电子产品提供更多的电力。
一篇介绍该研究成果的标题为《来自玻璃瓶的硅，成为了锂离子完全电池的阳极材料》的文章发表在了《自然》杂志集团旗下的《科学报告》期刊。 机械工程教授Cengiz Ozkan和电气工程教授Mihri Ozkan教授领导了该项目。 即使有了今天的回收项目，每年仍然有数十亿的玻璃瓶最终会被填埋，这促使研究人员提出了这样一个问题，废饮料瓶中的二氧化硅是否能为锂离子电池提供高纯度的硅纳米颗粒。 硅阳极能比传统的石墨阳极多储存10倍以上的能量，但是充放电过程中的膨胀和收缩使它们不稳定。将硅缩小到纳米级别已经被证明可以减少这一问题，研究人员通过将一种丰富而又具有相对纯度的二氧化硅形式与一个低成本的化学反应结合起来，制造出了比常规的石墨阳极锂离子电池多存储4倍能量的锂离子半电池。 该研究小组使用了一个三步工艺来制造该阳极，第一步是将玻璃瓶压碎和研磨成微小的白色粉末，第二步是通过一个镁热还原过程将其转化成纳米硅，第三步是给硅纳米颗粒镀上一层碳以提高其稳定性和储能性能。 正如预期的那样，在实验室测试中，使用基于玻璃瓶的硅阳极的纽扣电池大大优于传统电池。碳包覆玻璃衍生硅（gSi@C）电极表现出了优异的电化学性能，在充放电400个周期后，在充放电倍率为0.5C下其容量仍然达到约1420毫安/克。 该文章的第一作者，材料科学与工程研究生Changling Li说一个玻璃瓶就可以为数百个纽扣电池或3到5个袋装电池提供足够的纳米硅。 “我们从一个将要走向填埋场的废弃物中制造出了比目前市面上的电池储能更多，充电更快以及更稳定的电池。因此，我们拥有了下一代锂离子电池的一个非常有希望的候选人，”Li说。 这项研究是由Mihri和Cengiz Ozkan领导的从环境友好材料中制造锂离子电池阳极材料的系列项目中的最新的一个。之前的研究主要集中在用褐菇，砂子，硅藻土（富含化石）来开发和测试电池阳极。 |
