研究人員已經發現，將低密度塑料浸泡在含硫溶劑中，將其放入微波爐中并將其轉化為碳支架，可使鋰硫電池的使用壽命更長，并保持較高的容量。

普渡大學的工程師已經想出了一種解決塑料垃圾填埋問題的方法，同時也改進了電池-將無墨塑料浸入含硫溶劑中，放入微波爐中，然后作為碳支架放入電池中。

鋰硫電池被譽為替代當前鋰離子電池品種的下一代電池。鋰硫電池比鋰離子電池更便宜，能量更密集，這將成為從電動汽車到筆記本電腦等各種重要特性。

但是，鋰硫電池的敲擊事實是，它們持續的時間并不長，可用于大約100個充電周期。

普渡大學的研究人員已經找到了一種方法來增加在一個過程中的使用壽命，該過程具有作為回收塑料的便利方式的額外好處。最近在ACS應用材料和界面上發表的過程顯示，將硫磺浸泡的塑料放入包括透明塑料袋在內的微波爐中，可將材料轉化為理想物質，從而將即將到來的電池的使用壽命提高到200次以上-充電周期。

普渡大學化學工程學院副教授維拉斯波爾說：“無論你回收塑料多少次，塑料都會留在地球上。“我們一直在想辦法擺脫它很長一段時間，這是一種至少可以增加價值的方法。”

減少垃圾填埋的必要性與使鋰硫電池足以滿足商業用途并行同步。

“由于鋰硫電池越來越受歡迎，我們希望獲得更長的壽命，”波爾說。

低密度聚乙烯塑料用于包裝并含有大量塑料廢料，有助于解決鋰硫電池長期存在的問題-這種現象稱為多硫化物穿梭效應，限制了電池可以持續多長時間收費。

顧名思義，鋰硫電池具有鋰和硫。當施加電流時，鋰離子遷移到硫并發生化學反應以產生硫化鋰。該反應副產物多硫化物傾向于回到鋰側并防止鋰離子遷移到硫中。這會降低電池的充電容量以及壽命。

“阻斷多硫化物最簡單的方法是在鋰和硫之間設置物理屏障，”普渡大學化學工程研究助理研究員帕特里克金說。

以前的研究試圖用生物質制造這種屏障，例如香蕉皮和阿月渾子殼，因為生物質衍生碳中的孔隙有可能捕獲多硫化物。

“每種材料都有它自己的好處，但生物質很好保存，可以用于其他目的，”波爾說。“廢塑料是真正無價值和負擔沉重的材料。”

相反，研究人員想到如何將塑料并入碳支架以抑制電池中的多硫化物穿梭。過去的研究表明，低密度聚乙烯塑料與磺化基團結合后會產生碳。

研究人員將一個塑料袋浸入含硫溶劑中，并將其放入微波爐中便宜地提供轉化為低密度聚乙烯所需的溫度快速升高。熱量促進了塑料的磺化和碳化，并且引起更高密度的捕獲多硫化物的孔隙。然后可以將低密度聚乙烯塑料制成碳腳手架，以將電池紐扣電池的鋰和硫的一半分開。

“來自這個過程的塑料衍生碳包括帶負電荷的磺酸鹽基團，這也是多硫化物所具有的，”Kim說。磺化低密度聚乙烯制成碳支架，因此通過具有類似的化學結構抑制了多硫化物。

“這是提高電池容量保持率的第一步，”Pol說。“下一步就是利用這個概念來制造更大尺寸的電池。”

這項研究得到了海軍企業合作伙伴關系，在普渡大學與國立卓越電力和能源研究中心合作。