從垃圾場取一些金屬屑;將它們放入裝有普通家用化學(xué)品的玻璃罐中;而且，您有一塊高性能的電池。

機(jī)械工程學(xué)助理教授卡里·品特(Cary Pint)表示：“想像一下，每年丟棄的大量金屬廢料可用于為未來的可再生能源網(wǎng)格提供能量存儲(chǔ)，而不是成為廢料加工廠和環(huán)境的負(fù)擔(dān)。在范德比爾特大學(xué)。

為了使這樣的未來成為可能，品脫(Pint)領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)使用廢鋼和黃銅廢料(這是最常見的兩種廢棄材料)制造出世界上第一個(gè)可存儲(chǔ)能量與鉛酸電池相當(dāng)?shù)匿擖S銅電池，而充電和放電的速率可與超快速充電超級(jí)電容器媲美。

由范德比爾特跨學(xué)科材料科學(xué)計(jì)劃和機(jī)械工程系的研究生和本科生組成的研究團(tuán)隊(duì)在題為“從垃圾場到電網(wǎng)：將廢金屬從環(huán)境中加工成納米結(jié)構(gòu)電極以用于超快充電電池”的論文中描述了這一成就。 “本周在ACS Energy Letters雜志上在線發(fā)表。

發(fā)揮這種性能的秘訣是陽極氧化，陽極氧化是一種常用的化學(xué)處理方法，用于使鋁具有持久的裝飾性外觀。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用常見的家用化學(xué)和居民電流對廢鋼和黃銅進(jìn)行陽極氧化時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)金屬表面被重組為納米級(jí)的金屬氧化物網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)與水基液態(tài)電解質(zhì)反應(yīng)時(shí)，它們可以存儲(chǔ)和釋放能量。

研究小組確定這些納米域解釋了他們觀察到的快速充電行為以及電池的出色穩(wěn)定性。他們對它進(jìn)行了5,000個(gè)連續(xù)充電周期的測試-相當(dāng)于每天充電和放電超過13年-并發(fā)現(xiàn)它保留了90%以上的容量。

與最近爆炸的鋰離子手機(jī)電池不同，鋼黃銅電池使用的非易燃水電解質(zhì)含有氫氧化鉀，氫氧化鉀是一種用于洗衣粉的廉價(jià)鹽。

“當(dāng)我們的目標(biāo)是以廉價(jià)的方式從家用電源生產(chǎn)電池中使用的材料，以至于大型制造設(shè)施毫無意義時(shí)，我們所采取的方法與我們在研究實(shí)驗(yàn)室中通常所采取的方法不同。”說過。

研究團(tuán)隊(duì)對這一突破可能對未來電池的制造方式感到特別興奮。

“我們看到當(dāng)代社會(huì)運(yùn)動(dòng)的開始，導(dǎo)致了'制造商文化'，大規(guī)模的產(chǎn)品開發(fā)和制造正在分散化，并縮小到個(gè)人或社區(qū)。到目前為止，電池仍不屬于這種文化，但是我相信，我們將看到居民從電網(wǎng)斷開并生產(chǎn)自己的電池的那一天。這就是電池技術(shù)開始發(fā)展的規(guī)模，我認(rèn)為我們將回到那里。”

范德比爾特團(tuán)隊(duì)從“ Baghdad Battery”(巴格達(dá)電池)中汲取了靈感，Baghdad Battery是一種可追溯到公元前一世紀(jì)的簡單設(shè)備，有人認(rèn)為這是世界上最古老的電池。它由一個(gè)陶制陶鍋，一個(gè)銅片和一個(gè)鐵棒組成，它們與電解質(zhì)一起被發(fā)現(xiàn)。盡管對人工制品的這種解釋是有爭議的，但構(gòu)造人工制品的簡單方式影響了研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)。

該團(tuán)隊(duì)的下一步是制造適用于節(jié)能智能家居的全尺寸原型電池。

“我們正在通過該項(xiàng)目開拓新的領(lǐng)域，其積極的結(jié)果不是商業(yè)化，而是可以向普通大眾使用的一組清晰的說明。這是一種全新的思考電池研究的方式，它可以繞開阻礙電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能創(chuàng)新的障礙。”