Los ingenieros de Purdue han descubierto una manera de abordar los rellenos sanitarios de plástico y al mismo tiempo mejorar las baterías:colocando plástico sin tinta empapado en un disolvente que contiene azufre en un microondas. y luego en baterías como un andamio de carbono.

Las baterías de litio-azufre han sido aclamadas como la próxima generación de baterías para reemplazar la variedad actual de iones de litio. Las baterías de litio-azufre son más baratas y más densas en energía que los iones de litio, que serían características importantes en todo, desde vehículos eléctricos hasta computadoras portátiles.

Pero el golpe a las baterías de litio-azufre hasta este punto es que no duran tanto, siendo utilizable durante unos 100 ciclos de carga.

Los investigadores de Purdue han encontrado una manera de aumentar la vida útil en un proceso que tiene la ventaja adicional de ser una forma conveniente de reciclar plástico. Su proceso, que fue publicado recientemente en Materiales e interfaces aplicados de ACS , muestra que poner plástico empapado en azufre en un microondas, incluidas las bolsas de plástico transparentes, transforma el material en la sustancia ideal para aumentar la vida útil de las próximas baterías a más de 200 ciclos de carga y descarga.

"No importa cuántas veces recicle el plástico, que el plástico se queda en la tierra, "dijo Vilas Pol, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química de Purdue. "Hemos estado pensando en formas de deshacernos de él durante mucho tiempo, y esta es una forma de al menos agregar valor ".

La necesidad de reducir los vertederos es paralela a la fabricación de baterías de litio-azufre lo suficientemente buenas para uso comercial.

"Debido a que las baterías de litio y azufre son cada vez más populares, queremos sacarles una vida más larga, "Dijo Pol.

Plástico de polietileno de baja densidad, que se utiliza para embalajes y comprende una gran parte de residuos plásticos, ayuda a abordar un problema de larga data con las baterías de litio y azufre, un fenómeno llamado efecto de transporte de polisulfuro que limita la duración de una batería entre cargas.

Baterías de litio-azufre, como sugiere su nombre, tienen un litio y un azufre. Cuando se aplica una corriente, Los iones de litio migran al azufre y se produce una reacción química para producir sulfuro de litio. El subproducto de esta reacción, polisulfuro, tienden a volver al lado del litio y evitan la migración de iones de litio al azufre. Esto reduce la capacidad de carga de una batería y su vida útil.

"La forma más fácil de bloquear el polisulfuro es colocar una barrera física entre el litio y el azufre, "dijo Patrick Kim, un asociado de investigación postdoctoral de Purdue en ingeniería química.

Estudios anteriores habían intentado hacer esta barrera a partir de biomasa, como cáscaras de plátano y cáscaras de pistacho, porque los poros del carbono derivado de la biomasa tenían el potencial de atrapar polisulfuro.

"Cada material tiene su propio beneficio, pero la biomasa es buena para conservar y puede utilizarse para otros fines, "Pol dijo." El plástico de desecho es realmente un material inútil y gravoso ".

En lugar de, Los investigadores pensaron en cómo el plástico podría incorporarse en un andamio de carbono para suprimir el transporte de polisulfuro en una batería. Investigaciones anteriores habían demostrado que el plástico de polietileno de baja densidad produce carbono cuando se combina con grupos sulfonados.

Los investigadores empaparon una bolsa de plástico en un disolvente que contenía azufre y la pusieron en un microondas para proporcionar de forma económica el rápido aumento de temperatura necesario para la transformación en polietileno de baja densidad. El calor promovió la sulfonación y carbonización del plástico e indujo una mayor densidad de poros para atrapar polisulfuro. El plástico de polietileno de baja densidad podría convertirse en un andamio de carbono para dividir las mitades de litio y azufre de una celda de botón de batería.

"El carbono derivado del plástico de este proceso incluye un grupo sulfonato con carga negativa, que es también lo que tiene el polisulfuro, "Dijo Kim. Polietileno sulfonado de baja densidad convertido en un andamio de carbono, por lo tanto, polisulfuro suprimido por tener una estructura química similar.

"Este es el primer paso para mejorar la capacidad de retención de la batería, Pol dijo. "El siguiente paso es fabricar una batería de mayor tamaño utilizando este concepto".