倫斯勒理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種專利方法，使用廉價(jià)而豐富的紙張生物質(zhì)制造鋰硫電池。

　　在造紙工業(yè)中的一個主要的副產(chǎn)物是木質(zhì)素磺酸鹽，磺化碳廢料，其通常燃燒現(xiàn)場，釋放CO2進(jìn)入硫后的氣氛已經(jīng)被捕獲以重新使用。

　　現(xiàn)在倫斯勒理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法來使用這種廉價(jià)且豐富的紙張生物質(zhì)來構(gòu)建可再充電的鋰硫電池。這種電池可用于為大型數(shù)據(jù)中心供電，并為微電網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)提供更便宜的能源存儲選項(xiàng)。

　　“我們的研究證明了使用工業(yè)造紙廠副產(chǎn)品設(shè)計(jì)鋰-硫電池的可持續(xù)低成本電極材料的潛力，”倫斯勒研究科學(xué)家TrevorSimmons說，他與他的未來能源中心系統(tǒng)（CFES）。他已經(jīng)與前研究生拉胡爾慕克吉獲得專利。

　　目前可充電鋰離子電池是主要的電池技術(shù)。然而近年來，人們對開發(fā)鋰硫電池產(chǎn)生了濃厚的興趣，鋰電池的鋰離子電池的能量可以是相同質(zhì)量的鋰離子電池的兩倍多。

　　可充電電池有兩個電極-正極和負(fù)極。放置在電極之間的是液體電解質(zhì)，其用作產(chǎn)生電流的化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。在鋰硫電池中，陰極由硫碳基質(zhì)構(gòu)成，鋰金屬氧化物用于陽極。

　　在其元素形式中，硫是不導(dǎo)電的，但是當(dāng)在高溫下與碳結(jié)合時(shí)，它變得高度導(dǎo)電，允許其用于新型電池技術(shù)中。然而，挑戰(zhàn)是硫容易溶解到電池的電解質(zhì)中，導(dǎo)致兩側(cè)的電極在僅僅幾個周期之后惡化。

　　研究人員已經(jīng)使用不同形式的碳，例如納米管和復(fù)雜的碳泡沫，將硫磺限制在適當(dāng)位置，但成效有限。“我們的方法提供了一種簡單的方法，可以從單一原材料中創(chuàng)建最佳的硫基陰極，”Simmons說。

　　為了開發(fā)他們的方法，Rensselaer的研究人員與GlensFalls的FinchPaper合作提供木質(zhì)素磺酸鹽。將該“褐色液體”（黑色糖漿狀物質(zhì)）干燥，然后在石英管爐中加熱至約700攝氏度。

　　高熱驅(qū)除大部分硫氣，但將一些硫保留為深度嵌入活性炭基質(zhì)中的多硫化物（硫原子鏈）。重復(fù)加熱過程直到適量的硫被捕獲在碳基質(zhì)中。然后將材料研磨并與惰性聚合物粘合劑混合以在鋁箔上形成陰極涂層。

　　迄今為止，該研究小組創(chuàng)建了一種鋰-硫電池原型，其尺寸為手表電池的大小，可循環(huán)約200次。下一步是擴(kuò)大原型，以顯著提高放電率和電池的循環(huán)壽命。

　　CFES業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)MartinByrne表示：“在重新調(diào)整生物質(zhì)能的同時(shí)，與CFES合作的研究人員正在為環(huán)境保護(hù)作出重大貢獻(xiàn)，同時(shí)構(gòu)建更高效的電池，為能源存儲行業(yè)提供急需的推動力。

　　該研究的初始資金來自紐約州污染預(yù)防研究所（NYSP2I）。然后，研究小組通過NY-BEST（紐約電池和儲能技術(shù)）管理紐約州能源研究與發(fā)展局授予的BenchtoPrototype贈款，以更全面地開發(fā)該技術(shù)。

　　西蒙斯和他的同事們的新型鋰硫電池研究可以為能源儲存行業(yè)做出重大貢獻(xiàn)，這就是新理工學(xué)院的一個例子，這是一種新興的倫斯勒教學(xué)，學(xué)習(xí)和研究范式，它是這是認(rèn)識到全球挑戰(zhàn)和機(jī)遇如此之大，即使是最獨(dú)特的人才也無法充分應(yīng)對。新理工學(xué)院在研究的全球影響力，創(chuàng)新教學(xué)法以及倫斯勒學(xué)生的生活中發(fā)揮了翻天覆地的作用。