泡沫包裝顆粒使易碎物品的運輸變得容易。但是，一旦運輸完成，這些蓬鬆的顆粒就會成為一種浪費的麻煩。現在，研究人員報告了一種將它們轉化為有用物質的方法。
化學工程師們將泡沫包裝碳化，並利用由此產生的碳微片來構建鋰電池負極，其效能可與傳統的石墨負極相媲美。
普渡大學維拉斯·G·波爾實驗室的博士後維諾德庫瑪·埃塔切裡在丹佛舉行的美國化學學會全國會議環境化學分會上展示了這項工作。
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波爾去年在建立新實驗室時產生了使用泡沫包裝顆粒的想法。“我們一直在收到裝滿泡沫包裝顆粒的盒子，裡面裝著我們購買的裝置和化學品，”波爾告訴《化學與工程新聞》。波爾說，在美國，只有一小部分聚苯乙烯包裝被回收利用，因此他想為它們找到新的用途。
鋰離子電池的負極通常由石墨製成。當電池充電和放電時，石墨會吸收和釋放鋰離子。
為了將泡沫包裝顆粒轉化為電池負極材料，波爾的團隊將顆粒碳化。研究人員首先在氬氣氣氛下將泡沫塑膠顆粒從 500 加熱到 900 ºC 幾個小時。他們還在碳化聚苯乙烯顆粒時添加了金屬鹽基催化劑。然後，他們將碳化後的泡沫包裝顆粒研磨成由碳微片組成的粉末。
研究人員用這種粉末製成負極，並在紐扣電池中測試了它們的效能，類似於為手錶供電的電池。他們讓電池經歷了一系列的充電和放電迴圈。
波爾告訴《化學與工程新聞》，與具有傳統負極的電池相比，普渡大學團隊的電池可以更快地充電，因為微片比石墨更薄。此外，花生負極的儲存容量比石墨負極的理論容量高約 13%。這是因為微片形成了比石墨更無序、多孔的網路，從而可以更多地吸收鋰離子。
西密歇根大學的謝琳·O·奧巴雷（Sherine O. Obare）表示，將花生轉化為負極材料的過程具有巨大的成功潛力，她是丹佛會議的小組主席。她指出，碳化方法可能適用於任何含有聚苯乙烯的材料。
波爾告訴《化學與工程新聞》，他的團隊正在尋找資金來擴大花生碳化工藝的規模。研究人員還在研究碳粉的其他用途，例如印表機墨粉。
本文經《化學與工程新聞》（©美國化學學會）許可轉載。該文章於2015年3月24日首次發表。