Специалисты из Хэнаньского педагогического университета и Технологического университета Цилу представили технологию производства анодов для натрий-ионных аккумуляторов из электронных отходов и побочных продуктов деревообработки. В качестве сырья в ходе исследования были использованы отработанные батареи мобильных телефонов и технический лигнин – побочный продукт целлюлозно-бумажной промышленности. Полученный композитный материал обладает выраженной сотовой структурой, которая повышает электропроводность и структурную устойчивость элемента питания.
Проблема накопления электронного мусора остается одной из наиболее острых для мировой экологии. Старые аккумуляторы содержат токсичные компоненты, но при этом остаются источником ценных металлов, таких как никель и кобальт. В то же время лигнин, образующийся в больших объемах при производстве бумаги, зачастую утилизируется путем сжигания. Новый метод позволяет объединить эти два типа отходов, превращая их в высокотехнологичный компонент для систем хранения энергии.
Натрий-ионные батареи рассматриваются экспертами как недорогая альтернатива литиевым накопителям из-за доступности сырья. Однако их внедрение ограничивается недостаточной стабильностью анодных материалов при длительной эксплуатации. Китайские специалисты смогли выделить сульфиды металлов из старых телефонов и соединить их с углеродной матрицей из лигнина. Многоступенчатая обработка, включающая карбонизацию в инертной среде, позволила создать структуру, облегчающую транспорт ионов натрия.
Согласно результатам испытаний, новый анод продемонстрировал начальную разрядную емкость 1062,8 мАч/г. После ста циклов работы материал сохранил высокие показатели емкости, существенно опережая по характеристикам традиционные аналоги. Использование сотовой морфологии позволило снизить внутреннее сопротивление и ускорить диффузию ионов, что необходимо для обеспечения высокой скорости заряда.
Авторы исследования полагают, что предложенная модель переработки может стать основой для создания экологически чистых производственных цепочек в аккумуляторной отрасли. Технология открывает возможности для разработки более дешевых систем хранения энергии, пригодных для использования в промышленных электросетях, портативных устройствах и электротранспорте. Дальнейшие работы будут сосредоточены на масштабировании метода и оценке безопасности полноразмерных элементов питания на базе новых анодов.