古い紙袋や段ボール箱が安全かつ強力なリチウムで新たな命を吹き込まれる可能性

南洋理工大学の研究者らは、古紙をスマートフォンや電気自動車用の大容量リチウムイオン電池の材料に変える方法を考案した。これは使い捨て包装としては理想的で環境に優しい利用法だという。紙袋や段ボール箱など。

「紙は、ギフトの包装や美術工芸品から、頑丈な包装、保護包装、建設時の隙間の充填などの無数の産業用途に至るまで、私たちの日常生活のさまざまな場面で使用されています」とプロジェクトリーダーのライ氏は言います。 Changquan 氏は、NTU 機械航空宇宙工学部の助教授です。 「しかし、その組成により高レベルの二酸化炭素排出が発生する焼却以外に、廃棄される際の管理はほとんど行われていません。クラフト紙に新たな寿命を与える私たちの方法は、クラフト紙を次のような装置のニーズの高まりに注ぎ込むものです。」電気自動車やスマートフォンのように、二酸化炭素排出量の削減に役立つだけでなく、鉱業や重工業の手法への依存も軽減されるでしょう。」

研究チームの研究では、クラフト紙の薄いシートをレーザーで切断し、シート積層によってさまざまな形の格子に再組み立てした後、材料を燃やすことなく高温の酸素のない環境に紙をさらして熱分解します。 その結果、研究チームが紙由来の建築炭素発泡体（PDACF）と呼ぶものが生まれ、これはグラフェンエアロゲルに似た圧縮弾性を含む「強度とエネルギー吸収性のこれまでにない組み合わせ」を備えているが、応力下では数桁高い。

しかし、最も注目されているのはリチウムイオン電池の負極としてのこの材料の使用であり、安全性の向上と高いエネルギー容量が実証されており、次世代のスマートフォン、ラップトップ、電気自動車の電源の重要な材料となる可能性がある。 「私たちのアノードは、耐久性、衝撃吸収性、導電性など、現在の材料には見られない強さの組み合わせを示しました」と共著者のリム・グオ・ヤオ氏は主張する。 「これらの構造的および機能的特性は、当社のクラフト紙ベースのアノードが現在の炭素材料に代わる持続可能かつ拡張可能な代替品であることを示しており、構造電池の初期分野など、要求の厳しいハイエンドの多機能用途で経済的価値を見出すことができるでしょう。」

「私たちの方法は、ありふれたどこにでもある素材である紙を、非常に耐久性があり需要の高い別の素材に変換します」とライ氏は付け加えます。 「当社の負極が、電池の製造や不適切な廃棄物管理が環境に悪影響を及ぼしていることがわかっている、持続可能で環境に優しい電池材料に対する世界の急速なニーズに応えることを願っています。」

チームの研究は、雑誌「Additive Manufacturing」にオープンアクセス条件の下で掲載されています。