Меню

Процесс на водной основе превращает побочный продукт деревообрабатывающей промышленности в углеродные нановолокна для натрий-ионных аккумуляторов

13.10.2026

Новое исследование, проведенное учеными из Лимерикского университета (UL), выявило новый аккумуляторный материал из возобновляемого побочного продукта деревообрабатывающей промышленности, который может помочь снизить зависимость от дефицитных и дорогих материалов.

Морис Коллинз, руководитель отдела исследований и инноваций инженерной школы UL; Джудит Миральда-Джалле, доктор философии, исследователь в области материаловедения и инженерии, UL; и Тадж Кеннеди, адъюнкт-профессор кафедры химических наук, UL. Автор: Алан Плейс 

Исследование, опубликованное в Advanced Materials, показывает, как лигносульфонат, отходы целлюлозно-бумажной промышленности, может быть преобразован в высокоэффективные углеродные нановолокна для натрий-ионных аккумуляторов.

Поскольку спрос на аккумуляторы продолжает расти в связи с распространением электромобилей и технологий использования возобновляемых источников энергии, ученые все активнее ищут устойчивые альтернативы литий-ионным аккумуляторам. Натрий — один из самых распространенных элементов на Земле, что делает натрий-ионные аккумуляторы многообещающим вариантом для хранения энергии в будущем.

Вода заменяет токсичные растворители

Исследователи UL, работающие в сотрудничестве с коллегами из Университета Валенсии, разработали экологичный химический процесс, который использует воду вместо токсичных растворителей для создания материалов для батарей. Этот процесс также устраняет необходимость в синтетических связующих и добавках, обычно используемых при производстве аккумуляторов.

Морис Н. Коллинз, профессор материаловедения в Инженерной школе Университета Луизианы и руководитель отдела устойчивых и жизнестойких материалов в Институте Бернала, руководил исследованием и сказал: «Это исследование показывает, как малоиспользуемый побочный продукт лесной и бумажной промышленности можно превратить в ценный материал для аккумуляторов с помощью простого процесса на водной основе».

«Ключевым прорывом в исследовании стало открытие того факта, что свойства материала можно изменять, контролируя его структуру на наноуровне». Тщательно разработав наноструктуру углеродного материала, мы смогли повысить эффективность хранения и высвобождения ионов натрия во время зарядки и разрядки.


Оптимизированная с помощью DFT геометрия и энергии связи Na+ для трех репрезентативных моделей углеродной поверхности. Заслуга: Передовые материалы (2026). DOI: 10.1002/adma.72508

Первый автор статьи, Джудит Миральда-Джалле, доктор философии, научный сотрудник UL, сказала: "Это исследование было направлено не только на создание нового материала для батареи, но и на понимание науки, стоящей за этим. Изучая, как меняется химический состав и структура углерода в процессе обработки, мы получили знания, которые могут помочь в разработке более эффективных и экологичных материалов для будущих аккумуляторов.

Команда создала материал, соединив лигносульфонат с другими природными ингредиентами для получения ультратонких волокон. Затем они были преобразованы в усовершенствованные углеродные структуры, разработанные специально для хранения энергии.

Нахождение применения промышленному побочному продукту

Помимо потенциального использования в аккумуляторах, это исследование может открыть новые возможности применения лигносульфоната, который в настоящее время является малоиспользуемым промышленным побочным продуктом.

Тадг Кеннеди, доцент, содиректор Исследовательского центра аккумуляторов AMPEiRE в Университете Лимерика и соавтор работы, добавил: «Что особенно интересно в этом исследовании, так это то, что экологичность заложена в каждый этап разработки материала.

Мы начинаем с доступного промышленного побочного продукта, обрабатываем его с использованием воды, а не органических растворителей, и изменяем его внутреннюю структуру, чтобы улучшить способность удерживать натрий». Это показывает, что высокоэффективные материалы для аккумуляторов могут быть разработаны с учетом как электрохимических характеристик, так и ответственности за окружающую среду ".

Коллинз подчеркнул экологический потенциал этого исследования.

"Работа демонстрирует, как возобновляемые ресурсы могут быть преобразованы в высококачественные материалы, поддерживая при этом развитие более замкнутой и устойчивой экономики, а также огромный потенциал экологически чистых материалов для поддержки технологий хранения энергии следующего поколения", - пояснил Коллинз.

Информация взята с: PHYS.ORG

Возврат к списку

Комментарии:

Пока комментариев нет. Станьте первым!