Kemikere syntetiserer elektroder til akkumulatorer fra kaffegrums

En kemiker fra RUDN foreslog en billig og miljøvenlig måde at fremstille elektroder til lithium-ion-batterier fra kaffeproduktionsaffald. En artikel, der beskriver denne undersøgelse, blev publiceret i Journal of Cleaner Production .

Anoder (negative elektroder) i moderne lithium-ion-batterier, der bruges i elektriske apparater og elbiler, er oftest lavet af grafit. Forskergrupper leder efter måder at erstatte det med andre kulstofmaterialer såsom organisk affald. Blandt kandidaterne var kirsebær- og olivensten, affald, tang og risskaller. I deres nye arbejde, kemikere foreslog at gøre kaffegrums til det nødvendige kulstofmateriale. Omkring 90 procent af kaffeproduktionen i verden producerer kaffegrums, men denne type affald er ikke blevet udnyttet af industrien.

Forskerne testede en simpel metode til at forvandle kaffegrums til et nyttigt materiale uden yderligere kemisk behandling. Grundene taget fra en universitetskantine blev malet igen for at gøre den homogen, og derefter bagt ved 800 grader C. Elektroder til det elektrokemiske eksperiment (13 mm skiver) blev fremstillet af det opnåede materiale og plastbindemidler blandet i forholdet 80:20. Når den testes i en akkumulator, de viste varmelagringskapaciteten på 285 mA-h ved en strømstyrke på 0,1A. Dette er en beskeden værdi sammenlignet med moderne akkumulatorer, men en ret høj i sammenligning med anoder lavet af andre typer organisk affald. I øvrigt, deres coulombiske effektivitet (forholdet mellem den energi, der afgives af en akkumulator og den, der modtages under opladningen) er tæt på 100 procent.

Selvom processen med at fremstille anoder fra kaffegrums viste sig at være ret energikrævende, i fremtiden, det kan være mere prospektivt til brug i akkumulatorer end elektroder fra billigere kulstofmaterialer. Egenskaberne ved elektroder lavet af kaffegrums gør dem mere langtidsholdbare og derfor energibesparende.

"Lithium-ion-akkumulatorer med vores elektroder beholdt deres oprindelige kapacitet efter 100 cyklusser, taber kun 0,23 procent pr. cyklus, " siger Raphael Luke, direktør for Center for Molekylært Design og Syntese af Innovative Forbindelser til Medicin, og gæsteforsker ved RUDN. "Øgende krav til energilagring gør vores arbejde særligt interessant. Dets fordele ligger i dens enkelhed og hensigtsmæssighed. Denne metode kan skaleres ud til industrielt niveau, da kaffegrums er tilgængelig over hele verden i enorme mængder sammenlignet med andre stoffer, der bruges i produktionen af ​​lithium-ion-batterier."