Recycelbare Handy-Akkus durch rostlösende Erfindung einen Schritt näher

Statt Batterien nach zwei oder drei Jahren zu ersetzen, könnten wir Batterien haben, die bis zu neun Jahre halten

07.02.2023 - Australien

Handy-Akkus mit einer bis zu dreimal längeren Lebensdauer als die heutige Technologie könnten dank einer Innovation unter der Leitung von Ingenieuren der RMIT-Universität Realität werden.

Anstatt Batterien nach zwei oder drei Jahren zu entsorgen, könnten wir recycelbare Batterien haben, die bis zu neun Jahre halten, sagt das Team, indem es Hochfrequenz-Schallwellen einsetzt, um Rost zu entfernen, der die Leistung der Batterien beeinträchtigt.

In Australien werden nur 10 % der gebrauchten Handheld-Batterien, auch für Mobiltelefone, zum Recycling gesammelt, was im internationalen Vergleich wenig ist. Die restlichen 90 % der Batterien landen auf der Mülldeponie oder werden unsachgemäß entsorgt, was der Umwelt erheblichen Schaden zufügt.

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Die hohen Kosten für das Recycling von Lithium und anderen Materialien aus Batterien sind ein großes Hindernis für die Wiederverwendung dieser Gegenstände, aber die Innovation des Teams könnte dazu beitragen, dieses Problem zu lösen.

Das Team arbeitet mit einem Nanomaterial namens MXene, einer Materialklasse, die eine vielversprechende Alternative zu Lithium für künftige Batterien darstellen könnte.

Leslie Yeo, Distinguished Professor of Chemical Engineering und leitender Forscher, sagte, MXene sei ähnlich wie Graphen und habe eine hohe elektrische Leitfähigkeit.

"Im Gegensatz zu Graphen sind MXene sehr anpassungsfähig und eröffnen eine ganze Reihe möglicher technologischer Anwendungen in der Zukunft", sagte Yeo von der School of Engineering des RMIT.

Die große Herausforderung bei der Verwendung von MXen bestand darin, dass es leicht rostet, wodurch die elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt und es unbrauchbar wird, sagte er.

"Um diese Herausforderung zu überwinden, entdeckten wir, dass Schallwellen mit einer bestimmten Frequenz den Rost von MXene entfernen und den ursprünglichen Zustand nahezu wiederherstellen", so Yeo.

Die Innovation des Teams könnte eines Tages dazu beitragen, MXene-Batterien alle paar Jahre zu revitalisieren und ihre Lebensdauer um das Dreifache zu verlängern, sagte er.

"Die Fähigkeit, die Haltbarkeit von MXen zu verlängern, ist entscheidend für die Gewährleistung seines Potenzials, für kommerziell nutzbare elektronische Teile verwendet zu werden", sagte Yeo.

Die Forschungsarbeit wurde in Nature Communications veröffentlicht.

Wie die Innovation funktioniert

Der Mitautor Hossein Alijani, ein Doktorand, sagte, die größte Herausforderung bei der Verwendung von MXene sei der Rost, der sich in feuchter Umgebung oder in wässrigen Lösungen auf der Oberfläche bildet.

"Oberflächenoxid, also Rost, ist schwer zu entfernen, vor allem bei diesem Material, das viel, viel dünner ist als ein menschliches Haar", sagte Alijani von der School of Engineering des RMIT.

"Derzeitige Methoden zur Verringerung der Oxidation beruhen auf der chemischen Beschichtung des Materials, was die Verwendung von MXen in seiner ursprünglichen Form einschränkt.

"In dieser Arbeit zeigen wir, dass der Rost auf einem oxidierten MXen-Film entfernt werden kann, wenn man ihn nur eine Minute lang hochfrequenten Schwingungen aussetzt. Durch dieses einfache Verfahren kann die elektrische und elektrochemische Leistung wiederhergestellt werden".

Die potenziellen Anwendungen der Arbeit des Teams

Die Arbeit des Teams zur Entfernung von Rost auf Mxen eröffnet dem Nanomaterial eine breite Palette von Anwendungen in den Bereichen Energiespeicherung, Sensoren, drahtlose Übertragung und Umweltsanierung.

Associate Professor Amgad Rezk, einer der leitenden Forscher, sagte, dass die Fähigkeit, oxidierte Materialien schnell in einen fast unberührten Zustand zu versetzen, einen Wendepunkt in der Kreislaufwirtschaft darstellt.

"Materialien, die in der Elektronik verwendet werden, einschließlich Batterien, leiden im Allgemeinen nach zwei oder drei Jahren des Gebrauchs unter Rostbildung", sagte Rezk von der School of Engineering des RMIT.

"Mit unserer Methode können wir die Lebensdauer von Batteriekomponenten potenziell um das Dreifache verlängern."

Nächste Schritte

Obwohl die Innovation vielversprechend ist, muss das Team mit der Industrie zusammenarbeiten, um sein akustisches Gerät in bestehende Fertigungssysteme und -prozesse zu integrieren.

Das Team erforscht auch den Einsatz seiner Erfindung zur Entfernung von Oxidschichten aus anderen Materialien für Anwendungen im Bereich der Sensorik und der erneuerbaren Energien.

"Wir sind sehr daran interessiert, mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten, damit unsere Methode zur Rostentfernung in größerem Maßstab eingesetzt werden kann", so Yeo.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Originalveröffentlichung

Ahmed, H., Alijani, H., El-Ghazaly, A. et al. Recovery of oxidized two-dimensional MXenes through high frequency nanoscale electromechanical vibration. Nat Commun 14, 3 (2023)

https://www.chemie.de/news/1179423/recycelbare-handy-akkus-durch-rostloesende-erfindung-einen-schritt-naeher.html

Originalveröffentlichung

Ahmed, H., Alijani, H., El-Ghazaly, A. et al. Recovery of oxidized two-dimensional MXenes through high frequency nanoscale electromechanical vibration. Nat Commun 14, 3 (2023)

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