用纸生物质构建锂硫电池

造纸工业的主要副产品是木质素磺酸盐，一种磺化的碳废料，通常在现场燃烧，在捕获硫再利用后将CO 2释放到大气中。

现在，伦斯勒理工学院的研究人员已经开发出一种方法，可以利用这种廉价而丰富的纸张生物质来制造可充电锂硫电池。这种电池可用于为大数据中心供电，并为微电网和传统电网提供更便宜的储能方案。

伦斯勒研究科学家Trevor Simmons说：“我们的研究证明了使用工业造纸副产品设计可持续的低成本锂硫电池电极材料的潜力，”他与未来能源中心的同事们共同开发了这项技术。系统(CFES)。他已与前研究生Rahul Mukherjee申请了专利。

当前，可充电锂离子电池是主导的电池技术。但是，近年来，人们对开发锂硫电池的兴趣越来越浓，锂硫电池的能量可能是相同质量的锂离子电池的两倍以上。

阿可再充电电池具有两个电极，一个正阴极和负阳极。放置在电极之间的是液体电解质，该电解质用作产生电流的化学反应的介质。在锂硫电池中，阴极由硫-碳基质组成，并且锂金属氧化物用作阳极。

硫以其元素形式不导电，但是在高温下与碳结合时，它具有高导电性，因此可以用于新型电池技术。但是，挑战在于，硫很容易溶解到电池的电解质中，从而导致两侧的电极仅经过几个循环就会变质。

研究人员已经使用了各种形式的碳，例如纳米管和复杂的碳泡沫，将硫限制在适当的位置，但是成功有限。西蒙斯说：“我们的方法提供了一种简单的方法，可以从单一原料中制备出最佳的硫基阴极。”

为了开发他们的方法，Rensselaer研究人员与位于Glens Falls的Finch Paper合作，后者提供了木质素磺酸盐。将这种“棕色液体”(一种深色浆状物质)干燥，然后在石英管炉中加热到约700摄氏度。

高热量驱散了大部分的硫气，但保留了一些硫，这些硫以多硫化物(硫原子链)的形式埋藏在活性炭基质的深处。重复加热过程，直到在碳基质中捕获了适量的硫为止。然后将材料磨碎并与惰性聚合物粘合剂混合以在铝箔上形成阴极涂层。

迄今为止，研究团队已经创建了一种锂硫电池原型，其大小相当于手表电池的大小，可以循环使用约200次。下一步是扩大原型，以显着提高放电速率和电池的循环寿命。

CFES业务发展总监Martin Byrne表示：“在重新利用这种生物质的过程中，与CFES合作的研究人员在保护环境的同时做出了巨大贡献，同时构建了效率更高的电池，可以为储能行业提供急需的动力。”