Återvinningsbara mobiltelefonbatterier ett steg nära

Mobiltelefonbatterier med upp till tre gånger så lång livslängd som nuvarande teknik skulle kunna bli verklighet tack vare en innovation ledd av ingenjörer vid RMIT University.

Istället för att slänga batterier efter två eller tre år kan vi ha återvinningsbara batterier som håller i upp till nio år, säger teamet, genom att använda högfrekventa ljudvågor för att ta bort rost som hämmar batteriets prestanda. .

Endast 10 % av de använda bärbara batterierna, inklusive för mobiltelefoner, samlas in för återvinning i Australien, vilket är lågt enligt internationella standarder. De återstående 90 % av batterierna går till deponi eller kasseras på fel sätt, vilket orsakar avsevärd skada på miljön.

Den höga kostnaden för att återvinna litium och andra batterimaterial är ett stort hinder för att återanvända dessa element, men teamets innovation kan hjälpa till att hantera denna utmaning.

Teamet arbetar med ett nanomaterial som heter MXene, en klass av material som de tror lovar att bli ett attraktivt alternativ till litium för batterier i framtiden.

Leslie Yeo, emeritusprofessor i kemiteknik och Senior Principal Investigator, sa att MXene liknar grafen med hög elektrisk ledningsförmåga.

“Till skillnad från grafen är MXener mycket anpassningsbara och öppnar upp en hel rad möjliga teknologiapplikationer i framtiden”, säger Yeo från RMITs School of Engineering.

Den stora utmaningen med att använda MXene var att den lätt rostar, vilket hämmar elektrisk ledningsförmåga och gör den oanvändbar, sa han.

“För att övervinna denna utmaning fann vi att ljudvågor vid en viss frekvens tar bort rost från MXene, restaurangen nära sitt ursprungliga tillstånd,” sa Yeo.

Teamets innovation kan en dag hjälpa till att återuppliva MXene-batterier med några års mellanrum, och förlänga deras livslängd med upp till tre gånger, sa han.

“Förmågan att förlänga MXenes hållbarhet är nyckeln till att säkerställa dess potential för användning i kommersiellt gångbara elektroniska delar,” sa Yeo.

Forskningen är publicerad i Naturkommunikation.

Hur innovation fungerar

Medförfattaren Dr Hossein Alijani sa att den största utmaningen med att använda MXene är rosten som bildas på dess yta i en fuktig miljö eller när den suspenderas i vattenlösningar.

“Ytoxid, som är rost, är svår att ta bort, särskilt på detta material, som är mycket, mycket tunnare än ett människohår”, säger Alijani från RMITs School of Engineering.

“Nuvarande metoder som används för att minska oxidation är beroende av den kemiska beläggningen av materialet, vilket begränsar användningen av MXene i dess ursprungliga form.

“I det här arbetet visar vi att om man utsätter en oxiderad MXene-film för högfrekventa vibrationer under bara en minut tar man bort rost på filmen. Denna enkla procedur återställer dess elektriska och elektrokemiska prestanda.

Potentiella tillämpningar av teamets arbete

Teamet säger att deras arbete med att ta bort rost från Mxene öppnar dörren för att använda nanomaterialet i ett brett spektrum av applikationer inom energilagring, sensorer, trådlös överföring och sanitet.

Docent Amgad Rezk, en av de ledande forskarna, sa att förmågan att snabbt återställa oxiderade material till nästan orörda skick var en spelomvandlare när det gäller den cirkulära ekonomin.

“Material som används i elektronik, inklusive batterier, upplever vanligtvis försämring efter två eller tre års användning på grund av rostbildning”, säger Rezk från RMITs School of Engineering.

“Med vår metod kan vi potentiellt förlänga livslängden för batterikomponenter med upp till tre gånger.”

Nästa steg

Även om innovationen är lovande, måste teamet arbeta med industrin för att integrera sin akustiska enhet i befintliga system och tillverkningsprocesser.

Teamet undersöker också användningen av deras uppfinning för att ta bort oxidlager från andra material för avkänning och förnybar energi.

“Vi vill samarbeta med industripartners så att vår rostborttagningsmetod kan skalas upp,” sa Yeo.

“Återvinning av Ti3C2Tz MXene oxiderade tvådimensionella titankarbidfilmer genom högfrekvent elektromekanisk vibration på nanoskala” publiceras i Naturkommunikation (DOI: 10.1038/s41467-022-34699-3).

MULTIMEDIA FÖR MEDIEANVÄNDNING

Här är en länk till bilder och en kort video från forskargruppen för att ge dig en visuell uppfattning om hur innovationen fungerar: https://cloudstor.aarnet.edu.au/plus/s/9I0u18DpIXNtnq5