中國河南師範大學研製廢舊手機電池木質素鈉離子電池負極材料

中國科學家將廢棄手機電池同工業木質素廢料轉化為鈉離子電池負極材料，提升能量儲存性能，提供傳統鋰離子電池組件的低成本替代方案。團隊開發出一種名為 NiCo₂S₄/Co₉S₈@LC50 的複合材料，將來自廢 Nokia 手機電池回收金屬，同來自木質素衍生的碳結合。木質素係造紙同生物質工業大量產生嘅副產品。研究人員指，所得蜂巢狀結構改善導電性、鈉離子傳輸，同電池運作期間嘅結構穩定性。

鈉離子電池因鈉資源豐富易得，而備受矚目，作為鋰離子系統嘅廉價替代品。不過，多數鈉離子負極材料仍面臨循環穩定性差同倍率性能有限嘅問題，限制商業應用。

廢料驅動電池設計

為解決呢啲問題，河南師範大學同齊魯工業大學研究人員開發「廢轉廢」策略，將電子廢物同工業生物質殘渣轉化為功能性電池材料。他們首先利用水熱法，從廢棄手機電池提取合成 NiCo₂S₄，之後純化工業木質素，同回收硫化物前驅體結合，進行鹼處理、活化，同氮氣下碳化。測試顯示，添加木質素唔單止引入碳質，碳化過程中更有助生成次級 Co₉S₈ 相，形成雙硫化物結構，被木質素衍生碳包裹。

顯微鏡同光譜分析確認形成介孔蜂巢狀架構，提升電解液滲透同加速電極內鈉離子移動。 電化學測試顯示，優化材料初始放電容量達 1,062.8 mAh g⁻¹，100 次充放電循環後保留 244.5 mAh g⁻¹；喺 0.5 A g⁻¹ 下 300 次循環後維持 207 mAh g⁻¹。阻抗分析指，材料展現優於其他樣本嘅電荷轉移行為同鈉離子擴散；研究人員話，快速表面控制鈉儲存貢獻顯著。

計算模擬進一步顯示，NiCo₂S₄/Co₉S₈ 異質結構改善電子導電性同促進電荷轉移。 呢項工作突顯利用回收原料開發電池材料嘅努力，能量儲存產業尋求更低成本同可持續替代傳統鋰基系統。廢棄電池因含可回收金屬，若未妥善回收即成環境挑戰；工業木質素亦然，全球大量產生卻多被焚燒或丟棄。研究人員相信，將兩種廢物流結合為單一鈉離子電池材料，有助未來電網儲存、電動車同便攜電子產品嘅綠色製造。

研究刊登於 Biochar X 期刊。