石炭廃棄物を利用してリチウムを発電する

Jul 04, 2023

投稿者: スタッフ | 2023 年 8 月 1 日

2020年、NETLは、石炭廃棄物をリチウムイオン電池アノードの炭素源として使用するポリマー由来のセラミック複合アノードを開発する3年間のプロジェクトに対して、Semblasticsの一部門であるX-MATに100万ドルを授与した。 X-MAT 研究チームはその後、その資金をリチウムイオン電池技術と持続可能なエネルギーの将来に向けたいくつかの有望な開発に変えてきました。

NETL によると、アノードはリチウムイオン電池内の 2 つの電極のうちの 1 つであり、通常は銅箔上に堆積されたグラファイトで構成されています。 グラファイトは、リチウムイオン電池の総重量とコストの重要な要素を占めます。 現在、それは天然黒鉛 (黒鉛として採掘される) または合成黒鉛 (他の炭化水素から得られる) から得ることができ、そのコストのほとんど (1 トンあたり 10,000 ドル程度) は処理温度と時間の要件によるものであると説明されています。ニュースリリース。

Benchmark Mineral Intelligence は、「電気自動車 1 台あたり約 150 ポンドの黒鉛があり、2035 年までに、予測される需要を満たすには 150 以上の新しい黒鉛鉱山が必要になると推定されています。」と報告しています。 グラファイトは一般的なEVバッテリーの約28%を占めるため、必要なグラファイトの総量は2035年までに数百万トンに達するでしょう。」 このような量のグラファイトを生成するには、膨大なエネルギー、時間、資源が必要となります。

しかし、黒鉛の代わりに石炭およびポリマー由来のセラミックの熱処理を使用する X-MAT の新技術は、アノード材料の処理時間と温度の両方を短縮すると同時に、シリコンの負荷を大幅に増加させることができます。 「エネルギー省の国立エネルギー技術研究所から資金提供を受けた研究開発の結果に基づいて、石炭廃棄物がこの不足を軽減する上で大きな役割を果たすことができると信じており、すでに必要な量が生産されています。」と同社広報担当者がリリースで説明した。

X-MAT研究チームは、石炭と同社独自のシリコン形成樹脂ベースの技術を組み合わせて、リチウムイオン電池用の炭素を生成したと、炭素鉱石処理プログラムのNETL技術マネージャーであるジョー・ストファ氏がプレスリリースで報告した。 この負極材料は、一般的な BEV で使用されている 18650 バッテリーで独自にテストされました。 石炭とポリマー由来のセラミックを使用して作成された最初の 18650 セルの結果は、完全充電と完全放電を 1,000 サイクル行った後でも 80% の保持容量を示し、これは新技術の有望なサイクル寿命能力を実証したとのことです。リリース。

「プロジェクトの終了時点で、X-MAT アノード材料は 18650 フォームファクタでの安定性を実証し、公称電圧が高く、既存のものよりもコストを削減できる高シリコン負荷カーボンアノード材料としての有望性を示しています。石炭廃棄物の利用を通じて利益を得ることができます」とストファ氏は述べました。

X-MAT CEO のビル・イースター氏は、Waste Advantage 誌に次のように語った。 このプロジェクトを可能にしたエネルギー省とNETLの支援に感謝します。 当社の石炭ベースの材料は、より環境に優しい方法でこの需要に応えることができ、陽極材料の国内供給源につながり、米国が電化需要の増大を支えるために必要な重要な材料の外国への依存を減らすのに役立ちます。」

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