Vecchi sacchetti di carta e scatole di cartone potrebbero trovare nuova vita nel litio sicuro ma potente

I ricercatori della Nanyang Technological University hanno escogitato un modo per trasformare la carta straccia in un materiale da utilizzare nelle batterie agli ioni di litio ad alta capacità per smartphone e veicoli elettrici: un uso ideale ed ecologico, dicono, per gli imballaggi monouso. come sacchetti di carta e scatole di cartone.

"La carta viene utilizzata in molti aspetti della nostra vita quotidiana, dalla confezione regalo, alle attività artistiche e artigianali, a una miriade di usi industriali, come imballaggi pesanti, involucri protettivi e il riempimento di vuoti nell'edilizia", ​​afferma il responsabile del progetto Lai Changquan, un assistente professore presso la scuola di ingegneria meccanica e aerospaziale della NTU. "Tuttavia, si fa poco per gestirla quando viene smaltita, a parte l'incenerimento, che genera alti livelli di emissioni di carbonio a causa della sua composizione. Il nostro metodo per dare nuova vita alla carta kraft, incanalandola nella crescente necessità di dispositivi come come i veicoli elettrici e gli smartphone, non solo contribuirebbe a ridurre le emissioni di carbonio, ma allevierebbe anche la dipendenza dall’estrazione mineraria e dai metodi industriali pesanti”.

Il lavoro del team prevede sottili fogli di carta kraft tagliati al laser e riassemblati tramite laminazione in reticoli di forme diverse, prima di esporre la carta a un ambiente privo di ossigeno ad alta temperatura per pirolizzarla senza bruciare il materiale. Il risultato è ciò che il team chiama schiume di carbonio architetturate derivate dalla carta (PDACF), che hanno una "combinazione senza precedenti di resistenza e assorbimento di energia", inclusa una resilienza alla compressione simile agli aerogel di grafene ma allo stress diversi ordini di grandezza superiori.

Tuttavia, è l'uso del materiale come anodo nelle batterie agli ioni di litio ad essere più interessante, dimostrando una maggiore sicurezza e un'elevata capacità energetica, che potrebbe renderli un materiale chiave per le fonti di alimentazione di smartphone, laptop e veicoli elettrici di prossima generazione. "I nostri anodi hanno mostrato una combinazione di punti di forza, come durata, assorbimento degli urti, [e] conduttività elettrica, che non si trovano nei materiali attuali", afferma il coautore Lim Guo Yao. “Queste proprietà strutturali e funzionali dimostrano che i nostri anodi a base di carta kraft sono un’alternativa sostenibile e scalabile agli attuali materiali in carbonio e troverebbero valore economico in applicazioni esigenti, di fascia alta e multifunzionali, come il nascente campo delle batterie strutturali”.

"Il nostro metodo converte un materiale comune e onnipresente, la carta, in un altro estremamente durevole e molto richiesto", aggiunge Lai. "Ci auguriamo che i nostri anodi soddisfino la rapida crescita del bisogno mondiale di un materiale sostenibile e più ecologico per le batterie, la cui produzione e la gestione impropria dei rifiuti hanno dimostrato di avere un impatto negativo sul nostro ambiente."

Il lavoro del team è stato pubblicato ad accesso libero sulla rivista Additive Manufacturing.