저탄소 환경보호: 낡은 옷을 재활용하여 전해질 제품을 만드는 방법

 

최근 저장이공대학 후이 교수팀은 미국 델라웨어대학 푸 교수팀과 협력하여 폐아크릴 사선 (염색 아크릴 포함) 을 원재료로 3D 섬유 네트워크가 강화된 아크릴 기 세라믹 복합 나노섬유 고체 전해질을 구축하여 폐방직 섬유의 재활용에 새로운 아이디어를 제공하였다.또한 플렉시블 웨어러블 전자 분야에 적용되는 고성능 고체 전해질 개발을 위한 저비용 실행 가능한 솔루션을 제공한다.관련 성과는 일전에 국제학술지 ≪ ACS 응용재료와 인터페이스 ≫ 에 발표되였다.

아크릴은 폴리아크릴로니트릴의 아크릴로니트릴 공중합체로 만든 합성섬유다.폴리아크릴로니트릴의 중합체인중의 아크릴기는 전기화학안정성이 높은 전형적인 강흡전자기단으로서 폴리아크릴로니트릴중합물은 고체전해질을 제조하는 리상적인 후보재료로 되였다.

호의는 다음과 같이 소개했다. 아크릴은 에너지저장부품에서의 응용이 타당성이 있으며 아크릴을 복용하는것은 폴리아크릴아크릴의 주요성분과 같으며 원가도 상대적으로 낮다.만약 페기복용 아크릴대체 폴리아크릴아크릴중합물을 원료로 에너지저장분야에 응용한다면 페기방직품의 록색저원가고가치화리용을 실현하게 된다.

이번 연구에서 과학연구자들은 회수된 폐아크릴사(염색 아크릴 포함)를 간단한 세척과 건조 처리한 후 깨끗한 아크릴사로 아크릴 용액을 제조한 데 이어 리튬탄탈륨 지르코늄산소(LLZTO) 세라믹 나노입자를 아크릴 용액에 분산시켜 아크릴기 세라믹 복합 정전기 방사 전구체 용액을 제조했다."전방은 이미 산업화가 이루어졌기 때문에 우리는 전방 기술을 사용하여 복합 고체 전해질의 충전 프레임으로 3D 구조의 LLZTO/아크릴 나노 섬유 네트워크를 획득하기로 선택했다." 호의는 간단한 액상 조립을 통해 과학자들이 폴리머 용액(PEO-LiTFSI 용액)을 복합 섬유 네트워크에 침투시켜 LLLZTO/아크릴 복합 고체 전해질을 얻을 수 있다고 소개했다.

과학자들은 전체 제조 과정을 철근 콘크리트의 건설 과정에 비유하는데, 이 제조 과정에서 아크릴은 철근 프레임의 역할을 하고, 중합물은 복합 섬유 네트워크에 침투하여 콘크리트와 철근 프레임이 하나로 부설되는 것과 같다.이렇게 제조된 증강형 복합고체전해질은 더욱 좋은 열안정성, 기계성능과 전기화학안정성을 갖고있다.

최근 몇 년 동안 고체 전해질 연구가 이슈가 되었다.전해액에 비해 리튬이온 전도율, 전기화학 안정성 향상 등에서 모두 향상되었다.

이번 실험에서 LLZTO/아크릴 복합 고체 전해질은 비교적 높은 이온 전도도를 보였다.이를 통해 제작된 소프트팩 배터리는 동적 굴곡에서 안정적으로 작동할 수 있으며, 극단적인 조건에서도 안전하고 안정적인 작동을 유지할 수 있으며 LED 램프에 지속적으로 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.

후이는 LLZTO는 산화물 세라믹 고체 전해질로 나노 입자가 연속적인 LLZTO/아크릴 복합 나노 섬유에 고르게 분산되어 있다고 소개했다.이 구조는 LLZTO 입자의 재결합을 피할 뿐만 아니라