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Der nachhaltige Weg, Lithium-Ionen-Batterien zu recyceln

13.06.2021

Wissenschaftler des Oak Ridge National Laboratory (Tennessee, USA) haben eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative zu bestehenden Methoden der Kathodenmaterialregeneration gefunden.

Derzeit werden zwei Methoden verwendet, um das Kathodenmaterial von Lithium-Ionen-Batterien zur Wiederverwendung zurückzugewinnen – entweder durch Erhitzen auf eine Temperatur von 500 ° C oder durch Verwendung starker Säuren (Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure) und Wasserstoffperoxid. Die erste Methode ist sehr energieintensiv, während die zweite viele giftige Nebenprodukte produziert – Chlor, Schwefel und Stickoxide.

Das Problem beim Isolieren des Kathodenmaterials besteht darin, es von der Aluminiumfolie, dem Polymersubstrat und dem Kohlenstoffadditiv zu trennen. Dazu ist es notwendig, das Polymer - Polyvinylidenfluorid - aufzulösen. Es gibt Lösungsmittel, die das können, aber ihre Verwendung ist sehr gesundheitsschädlich für das Personal.

Indem sie das in kleine Stücke geschnittene Kathodenmaterial in ein Ultraschallbad eintauchten, das mit 100 °C heißem Triethylphosphat als Lösungsmittel gefüllt war, konnten die Forscher die Bestandteile trennen und eine Aluminiumfolie ohne Korrosionsspuren und ein gebrauchstaugliches Kathodenmaterial erhalten bei neuen Batterien. Gleichzeitig betrug die Kapazität der restaurierten Kathoden 95,5 % der Basiskathode. Die Abnahme der Kapazität wird durch die Tatsache erklärt. dass die zurückgewonnenen Kathoden eine Beimischung von Polymer und Kohlenstoff enthalten.

Die Erfindung ermöglicht es, mehrere Probleme zu lösen: die Kosten für die Wiederherstellung von Lithium-Ionen-Batterien zu senken, reines Aluminium zu regenerieren, was den Energieverbrauch bei der Herstellung von Elektrofahrzeugen um 33 % senken wird, und ein Kathodenmaterial zur Wiederverwendung zu erhalten.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Stiller Eulenflug gelöst 04.02.2024

Wissenschaftler der CHIBA-Universität in Japan haben das Geheimnis des lautlosen Fluges von Eulen gelüftet. Forscher, die schon lange von dieser einzigartigen Fähigkeit der Eulen fasziniert sind, haben herausgefunden, dass die Mikrofaser, ein besonderes Merkmal der Hinterkante der Flügel von Eulen, eine Schlüsselrolle bei der Geräuschunterdrückung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer optimalen aerodynamischen Leistung spielt.

Die Entdeckung des Einflusses von Mikrostrahlen auf den Lärmpegel von fliegenden Eulen liefert wertvolle Erkenntnisse, die auf die Technologie angewendet werden können, um leisere und effizientere aerodynamische Systeme zu schaffen. Die Aussichten für den Einsatz dieser Prinzipien in einer Vielzahl von Bereichen, darunter Luftfahrt und Ingenieurwesen, lassen auf stetige Fortschritte in den Bereichen Lärmreduzierung und bioinspirierte Innovation schließen.

Das Wissenschaftlerteam baute zwei dreidimensionale Modelle von Flügeln: eines mit Mikrofaser und das andere ohne. Mithilfe einer Kombination aus Wirbelmodellierungstechniken und computergestützter Fox-Williams-Gocking-Akustik simulierten sie den Flüssigkeitsfluss, um Flugbedingungen genau zu reproduzieren. Das Hauptaugenmerk wurde auf die Flug- und Gleitgeschwindigkeit echter Eulen gelegt.

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass Mikrofasern den Geräuschpegel des Flügels, insbesondere bei hohen Anstellwinkeln, effektiv reduzieren, ohne die Aerodynamik im Vergleich zu Flügeln ohne diese Eigenschaft zu beeinträchtigen. Wissenschaftler haben zwei komplementäre Mechanismen identifiziert, durch die das Mikrobiom den Luftstrom beeinflusst.

Erstens bricht der Mikrofender Wirbel an der Hinterkante des Flügels auf und reduziert so Luftstromschwankungen. Zweitens verringert es die Wechselwirkung zwischen den Federn am Flügelrand und verhindert so die Bildung von Wirbeln. Die Kombination dieser Mechanismen verbessert die aerodynamischen Eigenschaften und reduziert den Geräuschpegel.

Diese Entdeckung hat weitreichende Aussichten über die Ornithologie hinaus. Die Studie legt nahe, dass ähnliche Streifen verwendet werden könnten, um den Lärm in einer Vielzahl von künstlichen Strukturen zu reduzieren, darunter Drohnen, Windmühlen, Propeller und sogar fliegende Autos.

Experten gehen davon aus, dass ein gründliches Verständnis dieser Mechanismen den Weg für die Entwicklung von Methoden zur Geräuschreduzierung in Geräten ebnet, die in flüssigen Medien betrieben werden.

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