废玻璃瓶可能会产生下一代电池

科学家利用废玻璃瓶和低成本的化学工艺制造出高性能的锂离子电池，其存储的能量是传统电池的四倍。该电池将扩展电动汽车和插电式混合动力汽车的续航里程，美国加州大学河滨分校的研究人员说，并以更少的费用为手机和笔记本电脑等个人电子产品提供更多的电源。

即使有了今天的回收计划，每年仍有数十亿个玻璃瓶被填埋，这促使研究人员询问废饮料瓶中的二氧化硅是否可以为锂离子电池提供高纯度的硅纳米颗粒。

硅阳极可以比常规石墨阳极存储多达10倍的能量，但是在充电和放电过程中膨胀和收缩使它们不稳定。研究人员说，将硅缩小到纳米级已被证明可以减少这个问题。

通过结合大量且相对纯净的二氧化硅形式和低成本的化学反应，他们创造了锂离子半电池电池，其存储的能量几乎是传统石墨阳极的四倍。为了制造阳极，该团队使用了三步工艺，包括将玻璃瓶压碎并研磨成细白色。

该过程还涉及将氧化硅转化为纳米结构的硅的氧化镁热还原，并用碳涂覆硅纳米颗粒以提高其稳定性和储能性能。在实验室测试中，使用玻璃瓶基硅阳极制成的纽扣电池大大优于传统电池，并显示出出色的电化学性能。

材料科学与工程专业的研究生李长玲说，一个玻璃瓶可以为数百个纽扣电池或三五袋电池提供足够的纳米硅。“我们从一种废品开始，这种废品被运往垃圾填埋场，制造出比商用纽扣电池储存更多能量、充电更快、更稳定的电池。因此，我们有非常有希望的下一代锂离子电池的候选人。”李说。

这项研究是由电气工程教授Mihri Ozkan和机械工程教授Cengiz Ozkan领导的一系列项目中的最新项目，旨在用环保材料制造锂离子电池阳极。这项研究发表在《科学报告》杂志上。