Sacos de papel velhos e caixas de papelão podem encontrar nova vida em lítio seguro, mas poderoso

Pesquisadores da Nanyang Technological University descobriram uma maneira de transformar resíduos de papel em um material para uso em baterias de íon-lítio de alta capacidade para smartphones e veículos elétricos - um uso ideal e ecologicamente correto, dizem eles, para embalagens descartáveis. como sacolas de papel e caixas de papelão.

"O papel é usado em muitas facetas de nossas vidas diárias, desde embalagens para presentes e artesanato, até uma infinidade de usos industriais, como embalagens pesadas, embalagens protetoras e o preenchimento de espaços vazios na construção", diz o líder do projeto Lai Changquan, professor assistente na escola de engenharia mecânica e aeroespacial da NTU. "No entanto, pouco se faz para gerenciá-lo quando ele é descartado, além da incineração, que gera altas emissões de carbono devido à sua composição. Nosso método para dar outra vida ao papel kraft, canalizando-o para a crescente necessidade de dispositivos como como veículos elétricos e smartphones, não apenas ajudariam a reduzir as emissões de carbono, mas também diminuiriam a dependência da mineração e de métodos industriais pesados”.

O trabalho da equipe vê folhas finas de papel kraft cortadas a laser e remontadas por meio de laminação em treliças de formatos variados, antes de expor o papel a um ambiente de alta temperatura sem oxigênio para pirolizá-lo sem queimar o material. O resultado é o que a equipe chama de espumas de carbono arquitetadas derivadas de papel (PDACFs), que têm uma “combinação sem precedentes de resistência e absorção de energia” – incluindo uma resiliência compressiva semelhante aos aerogéis de grafeno, mas com estresse várias ordens de magnitude maior.

É o uso do material como ânodo em baterias de íon-lítio que é de maior interesse, no entanto, demonstrando maior segurança e alta capacidade de energia, o que pode torná-los um material essencial para a próxima geração de fontes de energia para smartphones, laptops e veículos elétricos. "Nossos ânodos exibiram uma combinação de pontos fortes, como durabilidade, absorção de choque [e] condutividade elétrica, que não são encontrados em materiais atuais", afirma o co-autor Lim Guo Yao. "Essas propriedades estruturais e funcionais demonstram que nossos ânodos baseados em papel kraft são uma alternativa sustentável e escalável aos materiais de carbono atuais e encontrariam valor econômico em aplicações multifuncionais exigentes e sofisticadas, como o campo nascente de baterias estruturais".

“Nosso método converte um material comum e onipresente – o papel – em outro extremamente durável e de alta demanda”, acrescenta Lai. “Esperamos que nossos ânodos atendam à crescente necessidade mundial de um material sustentável e mais ecológico para baterias, cuja fabricação e gerenciamento inadequado de resíduos demonstraram ter um impacto negativo em nosso meio ambiente”.

O trabalho da equipe foi publicado sob termos de acesso aberto na revista Additive Manufacturing.