Os engenheiros da Purdue descobriram uma maneira de lidar com aterros de plástico e, ao mesmo tempo, melhorar as baterias - colocando plástico sem tinta embebido em solvente contendo enxofre em um micro-ondas, e então em baterias como um andaime de carbono.

As baterias de lítio-enxofre foram aclamadas como a próxima geração de baterias para substituir a atual variedade de íons de lítio. As baterias de lítio-enxofre são mais baratas e mais densas em energia do que os íons de lítio, que seriam características importantes em tudo, desde veículos elétricos até laptops.

Mas o problema com as baterias de lítio-enxofre até este ponto é que elas não duram tanto, sendo utilizável por cerca de 100 ciclos de carregamento.

Os pesquisadores da Purdue descobriram uma maneira de aumentar a vida útil em um processo que tem a vantagem adicional de ser uma maneira conveniente de reciclar o plástico. Seu processo, que foi publicado recentemente em Materiais e interfaces aplicados ACS , mostra que colocar plástico embebido em enxofre em um microondas, incluindo sacolas plásticas transparentes, transforma o material na substância ideal para aumentar a vida útil das próximas baterias para mais de 200 ciclos de carga e descarga.

"Não importa quantas vezes você recicla plástico, esse plástico fica na terra, "disse Vilas Pol, professor associado da Escola de Engenharia Química de Purdue. "Há muito tempo que pensamos em maneiras de nos livrar dele, e esta é uma forma de pelo menos agregar valor. "

A necessidade de reduzir os aterros sanitários é paralela à fabricação de baterias de lítio-enxofre boas o suficiente para uso comercial.

"Como as baterias de lítio-enxofre estão se tornando mais populares, queremos que eles tenham uma vida mais longa, "Pol disse.

Plástico de polietileno de baixa densidade, que é usado para embalagens e compreende uma grande parte dos resíduos de plástico, ajuda a resolver um problema de longa data com baterias de lítio-enxofre - um fenômeno chamado efeito de transporte de polissulfeto que limita quanto tempo uma bateria pode durar entre as cargas.

Baterias de lítio-enxofre, como o nome sugere, tem um lítio e um enxofre. Quando uma corrente é aplicada, Os íons de lítio migram para o enxofre e uma reação química ocorre para produzir sulfeto de lítio. O subproduto desta reação, polissulfeto, tendem a cruzar de volta para o lado do lítio e evitar a migração dos íons de lítio para o enxofre. Isso diminui a capacidade de carga da bateria, bem como a vida útil.

"A maneira mais fácil de bloquear o polissulfeto é colocar uma barreira física entre o lítio e o enxofre, "disse Patrick Kim, um associado de pesquisa de pós-doutorado em Purdue em engenharia química.

Estudos anteriores tentaram fazer esta barreira de biomassa, como cascas de banana e cascas de pistache, porque os poros no carbono derivado da biomassa tinham o potencial de capturar polissulfeto.

"Cada material tem seu próprio benefício, mas a biomassa é boa para manter e pode ser usada para outros fins, "Disse Pol." Resíduos de plástico são realmente um material sem valor e pesado. "

Em vez de, pesquisadores pensaram em como o plástico pode ser incorporado em um andaime de carbono para suprimir o transporte de polissulfeto em uma bateria. Pesquisas anteriores mostraram que o plástico de polietileno de baixa densidade produz carbono quando combinado com grupos sulfonados.

Os pesquisadores embeberam um saco plástico em solvente contendo enxofre e o colocaram no micro-ondas para fornecer um aumento rápido de temperatura necessário para a transformação em polietileno de baixa densidade. O calor promoveu a sulfonação e carbonização do plástico e induziu uma maior densidade de poros para a captura do polissulfeto. O plástico de polietileno de baixa densidade poderia então ser transformado em um andaime de carbono para dividir as metades de lítio e enxofre de uma célula tipo moeda de bateria.

"O carbono derivado de plástico desse processo inclui um grupo sulfonato com carga negativa, que também é o que o polissulfeto tem, "Kim disse. Polietileno sulfonado de baixa densidade transformado em um andaime de carbono, Portanto, polissulfeto suprimido por ter uma estrutura química semelhante.

"Este é o primeiro passo para melhorar a retenção da capacidade da bateria, "Pol disse." O próximo passo é fabricar uma bateria de tamanho maior utilizando este conceito. "