Рисовая шелуха для создания батарей повышенной емкости

Рисовая шелуха для создания батарей повышенной емкости
Исследователями из нескольких университетов Кореи обнаружен способ превращения кремнезема рисовой шелухи в кремний для использования в высокопроизводительных литиевых ионных батареях. Их исследования были опубликованы в журнале «Proceedings» Национальной академии наук.

Рисовая шелуха – это внешняя оболочка ядра риса, которая защищает внутренние компоненты от внешних атак насекомых и бактерий. Для выполнения этой функции и одновременного пропускания необходимого для роста зерна воздуха и влаги, рис в процессе естественной эволюции создал в своей шелухе уникальные нанопористые слои кремнезема. Несмотря на огромный объем годового рисового производства - около 108 тонн во всем мире, до сих пор рисовая шелуха перерабатывалась только для малоценных сельскохозяйственных товаров.

С целью использования рисовой шелухи для более дорогостоящих приложений, команда исследователей предлагает преобразовывать диоксид кремния (кремнезем) в оксид кремния, чтобы использовать его для увеличения емкости анодов литиевых батарей. Благодаря взаимосвязанности нанопористых природных структур рисовой шелухи, преобразованный кремний - отличный электрохимический производительный материал для анода литиевой батареи. Предполагается, что рисовая шелуха может стать массовым сырьем для эксплуатации в литиевых батареях высокой емкости.

Исследователи во главе с Чан Вук Чой экстрагировали чистый кремний из рисовой шелухи кремнезема путем добавления кислоты и тепла для удаления металлических примесей и органических компонентов, а затем, применяя магний, превращали диоксид кремния в кремний. Эти процессы позволяли сохранять трехмерную пористую наноструктуру рисовой шелухи. Затем они покрывали полученный кремний углеродом и использовали его в качестве анода литиевых батарей. Двуокись кремния (кремнезем) составляет 15-20% от веса всей рисовой шелухи.

Ученые обнаружили, что эти аноды более эффективны, чем аноды, изготовленные из обычных кремниевых сплавов. «Рисовые» аноды имели высокую эффективность в процессах заряда/разряда и отличную способность удерживать разряд. Эти свойства, по словам исследователей, появились благодаря взаимосвязанной пористой структуре кремния, позволяющей формировать устойчивое преобразование энергии в твердом электролите. Для сравнения, аноды, изготовленные из сплавов кремния, страдают от падения мощности из-за существенного изменения объема, который может достигать 300%. Это приводит к разрушению сплавов и нестабильному преобразованию электрохимической реакции в электрическое напряжение.

Исследователи предполагают, что кремний, извлеченный из рисовой шелухи, поможет удовлетворить растущий спрос на кремний в батареях, использующихся для портативных электронных устройств и гибридных электрических транспортных средств. Это позволило бы отходам одной из самой популярных в мире культур превратиться в передовые технологии.
  • Дата публикации: 30.07.2013
  • 547

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться