【SMM】Использование кокосовых орехов в качестве анодов батарей? Вам обязательно нужно увидеть этот удивительный процесс!

Знали ли вы? Оставшиеся после употребления кокосовой воды кокосовые скорлупы могут быть превращены в материалы для батарей! Сегодня мы раскроем, как кокосовые скорлупы поэтапно превращаются в "сердце" натрий-ионной батареи — твердый углеродный анод.

Шаг 1: Сначала дайте кокосовым скорлупам "кислотно-щелочную ванну"

Когда кокосовые скорлупы только получены, их поверхности покрыты загрязнениями, такими как пыль и металлические ионы. Первый шаг — "купание":

Сначала замочите их в горячей щелочной воде (раствор гидроксида натрия) и прокипятите, чтобы удалить золу и жир;

Затем замочите их в кислой воде (раствор соляной кислоты), чтобы удалить остаточные металлические ионы;

Наконец, высушите, чтобы получить чистый порошок из кокосовой скорлупы, такой же мелкий, как молотые кофейные зерна.

Шаг 2: Используйте химическую магию, чтобы "пробурить маленькие отверстия"

Порошок из кокосовой скорлупы естественным образом имеет некоторые поры, но их недостаточно. Здесь нужен "эксперт по пробиванию отверстий" — гидроксид калия (KOH).

Смешайте порошок из кокосовой скорлупы с гидроксидом калия в определенной пропорции и нагрейте в печи до 800°C.

При высоких температурах гидроксид калия "съедает" часть углерода, выделяя газ, и создает плотные маленькие отверстия в углероде кокосовой скорлупы, как будто в хлебе делают соты соломинкой.

После этой обработки площадь поверхности углерода кокосовой скорлупы становится крайне большой, 1 грамм материала покрывает площадь, эквивалентную 3 баскетбольным площадкам!

3. Высокотемпературное "формирование" в твердый углерод

Углерод кокосовой скорлупы, только что прошедший перфорацию, еще недостаточно прочен и требует дальнейшей "тренировки":

Его помещают в печь при более высокой температуре (от 1200 до 1400°C) и выпекают несколько часов, подобно выплавке стали.

При высоких температурах структура углерода становится более стабильной, образуя "твердый" каркас, который является твердым углеродом. Его межслойное пространство идеально подходит для того, чтобы натриевые ионы могли "входить и выходить", что делает его подходящим для использования в качестве анода батареи.

4. Одеваем твердый углерод в "защитное покрытие"

Чтобы обеспечить лучшую совместимость твердого углерода с электролитом, он проходит "косметическую процедуру":

Порошок твердого углерода замачивают в растворе лимонной кислоты, затем нагревают и сушат.

Этот процесс формирует тонкое "защитное покрытие" на поверхности твердого углерода, снижая побочные реакции во время зарядки и разрядки батареи, что делает батарею более долговечной. Это похоже на нанесение защитной пленки на экран телефона, чтобы предотвратить царапины.

5. Тестирование производительности батареи!

Обработанный твердый углерод смешивают с проводящим агентом и клеем, чтобы сформировать суспензию, которую затем наносят на медную фольгу и сушат, получая анод батареи.

Тесты показывают, что он может хранить 0,28 миллиампер-часов на грамм электроэнергии и сохраняет 92% своей емкости после 200 циклов зарядки-разрядки.

Когда он сочетается с катодным материалом, образуя полную батарею, он может хранить 105 ватт-часов на килограмм энергии, что эквивалентно оснащению электромобиля "брендовой" батареей из кокосовой скорлупы!

6. Будущие перспективы: зеленые технологии, превращающие отходы в сокровища

Кокосовые скорлупы, которые ранее были сельскохозяйственными отходами, теперь стали материалами для батарей, что экологично и экономически выгодно. В настоящее время ученые исследуют способы улучшения их возможностей, например, сочетание с графеном для повышения производительности или использование более дешевых электролитов.

Возможно, в ближайшем будущем ваш домашний аккумулятор ESS или электромобиль будет содержать "зеленую энергию", полученную из кокосовых скорлуп!

Разве не удивительно, как отходы могут превращаться в сокровища? В следующий раз, когда вы будете наслаждаться кокосом, помните о его потенциале стать "звездой батареи"!