美国工程师发现，微波塑料能增添锂硫电池寿命

废弃塑料一直以来都是困扰人们的世界性难题，而美国普度大学(Purdue University)工程师想出一个可以解决废弃塑料，同时提升锂硫电池寿命方法。

锂硫电池理论能量密度为锂离子电池 3 到 5 倍之多，高达 2,600Whkg，为电动车与笔记本电脑电池重要条件，因此被称为锂离子电池下一代技术，只不过该电池充电循环仅有短短 100 次。

普度大学团队找出一个一箭双雕的方法，可同时解决塑料回收与电池寿命问题，根据其在《ACS Applied Materials and Interfaces》研究，首先将诸如透明塑料袋等无墨塑料浸泡在含硫溶液中，再将其微波并制成电池中的碳支架，可将锂硫电池充电循环提升到 200 次。

普度大学化学工程助理教授 Vilas Pol 表示，不管回收多少次，塑料一直都会存在世界上，团队只是想出一个办法提升塑料价值。

低密度聚乙烯常用于塑料与包装，为塑料污染主要元凶，但它在实验中竟摇身一变成解决锂硫电池长期问题关键。该障碍被称为多硫化物穿梭效应(polysulfide shuttling effect)，会导致电池充电容量与寿命下降。

锂硫电池顾名思义就是利用锂与硫构成，当电流通过时，锂离子会迁移到硫并发生化学反应，进而产生硫化锂(lithium sulfide)，然而该反应副产物多硫化物容易回到锂电极，并阻碍锂离子移动，这将会降低电池的充电容量以及寿命。

普度大学化学工程研究员 Patrick Kim 指出，阻断多硫化物最简单方法便是在锂和硫之间打造物理屏障。

以往研究也有想过要用此办法解决问题，像是香蕉皮和开心果壳等生质能，利用生物质衍生碳中的孔隙捕获多硫化物。Pol 表示，每种材料各有益处，但生物质易于保存、更适合用在其他地方，而废弃塑料就真正只是无用又沉重的材料。

因此研究员想将塑料纳入电池的碳支架，且过去研究也指出，低密度聚乙烯塑料与磺化基团(sulfonated group)结合后也会产生碳。

(Source：普度大学)

研究员借由将塑料袋浸入含硫溶剂中，并将其放入微波炉中，以便宜有效的方式将温度升高并将塑料转化成低密度聚乙烯，且热能还可以促进塑料磺化和碳化，让孔隙更密集，捕获更多多硫化物，最终制成碳支架将锂与硫分开。

Kim 表示，用这个方法制作出来的塑料衍生碳与磺化基团会带有负电荷，而这也是多硫化物具有的特性，因此将磺化低密度聚乙烯制成碳支架，利用相似化学特性来阻挡多硫化物。Pol 则指出，这是提高锂硫电池容量的第一步，下一步就是利用此概念制造更大的电池。