8月14日消息,ACS Energy Letters刊发的一项研究展示了一款“为回收而设计”的紧凑型超级电容器:智能手表、手机乃至部分无人机依赖轻量可充电储能器件,报废后多数沦为电子废弃物,而这款器件可被快速拆解为可复用组件。
研究由Tse Nga Ng、Nandu Koripally等人完成。许多充电设备采用锂离子技术,含易燃电解质且组件难以分离回收。团队转而开发了一款使用水性不燃电解质中锌离子、可溶解胶粘剂与可复用导电材料的超级电容器。通讯思路是将实验室前期工作——“高能量密度锌离子化学与结构超级电容器相结合,做出可回收版本,实现电池二次寿命并超越此前最先进器件”(第一作者Koripally语)。
器件结构上,研究者制作了锌金属-铜箔阳极与活性碳纤维阴极,中间夹入多孔树脂涂覆塑料膜并浸泡氯化锌(II)盐溶液制成的固态电解质。树脂受热形成强结合,在弱酸性液体中则分解。各层热压合成一体,形成电位2伏的薄膜器件。
概念验证环节,团队将四只超级电容器集成到模型滑翔机机翼:由超级电容器驱动螺旋桨电机时,滑翔机掷出后飞行12英尺(3.7米),无外部电源时仅8英尺。随后研究者将一只器件放入弱酸性水溶液中拆解——30分钟内各层分离,回收的碳纤维阴极又两次搭配新电解质与新锌阳极复用,性能与原始器件相当。
该路线对消费电子可穿戴设备的储能环节提供了锂离子之外的可持续选项:水性电解质消除燃爆风险,可逆胶粘剂让“材料级”回收成为可能。在欧盟电池法规强化回收要求的背景下,此类可拆解设计的工程化价值正在上升。
(来源:Chemeurope)