基什石墨是鋼鐵生產(chǎn)的廢品。它可以用來制造廉價的可再充電電池。

鋰離子電池易燃，原材料價格上漲。有替代品嗎？是的，Empa和ETHZürich的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有希望的方法，就如何生產(chǎn)出廢棄的石墨和廢金屬電池。

Kostiantyn Kravchyk在Maksym Kovalenko小組工作。這個研究小組位于蘇黎世聯(lián)邦理工學院和Empa的薄膜和光伏實驗室。這兩位研究人員在Empa分公司的雄心勃勃的目標是用地殼中最常見的元素（如鎂或鋁）來制造電池。即使陽極由純金屬制成，這些金屬也具有高度的安全性。這也提供了以非常簡單和廉價的方式裝配電池并快速提高生產(chǎn)的機會。

為了使這種電池運行，液體電解質(zhì)需要由在室溫下不結晶的特殊離子組成 - 即形成一種熔體。金屬離子在“冷熔體”中在陰極和陽極之間來回移動，被包裹在氯化物離子厚的外殼中。另外，可以使用無金屬的大而輕的有機陰離子。然而，這確實帶來了一個問題：當電池充電時，這些“厚”的離子在哪里？什么可能是一個適合的陰極材料？作為比較，鋰離子電池中，陰極由金屬氧化物構成，在充電時容易吸收小的鋰離子。然而，這對于這樣的大離子不起作用。另外，這些大陰離子與鋰陽離子有相反的電荷。

電池“顛倒”

為了解決這個問題，科瓦連科的團隊有一個竅門：研究人員顛倒了鋰離子電池的原則。在常規(guī)的鋰離子電池中，陽極（負極）由石墨制成，其層（在充電狀態(tài)下）含有鋰離子。在科瓦連科的電池中，相反，石墨被用作陰極（正極）。厚的陰離子沉積在石墨烯層之間。在Kovalenko的電池中，陽極是由金屬制成的。

Kravchyk在尋找“正確的”石墨的時候發(fā)現(xiàn)了一個驚人的發(fā)現(xiàn)：他發(fā)現(xiàn)在鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢石墨被稱為“石墨”，這是一種很好的陰極材料。天然石墨也可以很好地工作 - 如果它是以粗糙的薄片提供的，而且不會磨得太細，或者折疊成非片狀的。原因是石墨層在薄片的邊緣是開放的，厚的陰離子因此能夠更容易地滑入結構中。然而，通常用于鋰離子電池的細磨石墨不適用于科瓦連科的電池：通過研磨石墨顆粒，層變得像皺巴巴的紙一樣起皺。只有小的鋰離子能夠穿透這種皺折的石墨，而不是新的電池的厚陰離子。

由鋼鐵生產(chǎn)的“石墨石墨”或天然石墨片制成的石墨陰極電池具有極具成本效益的潛力。如果第一個實驗是經(jīng)過的，它也是持久的。幾個月來，一個實驗室系統(tǒng)在數(shù)千次充電和放電循環(huán)中幸存下來。Kravchyk解釋說：“氯化鋁 - 石墨陰極電池可以在日常家庭使用中持續(xù)數(shù)十年，并補充說：”類似的演示，但進一步增加電池電壓，沒有妥協(xié)的能力，甚至更輕的元素正在進行中，并將進一步增加在現(xiàn)有的60Wh kg-1到150Whkg-1以上的能量密度下”。