廃棄タオル由来のハードカーボンを高性能ナトリウムイオン電池アノードとして利用

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• エネルギー貯蔵

背景:

• ナトリウムイオン電池 (SIB) の商業化には、コスト効率の高いハードカーボンアノードの開発が不可欠である。
• 廃棄タオルは、ハードカーボン合成のための豊富で安価な前駆体を提供する。

研究 の 目的:

• SIB 向けに廃棄タオル由来のハードカーボンアノードを合成・評価すること。
• 電気化学的性能向上のための合成プロセスを最適化すること。

主な方法:

• 廃棄タオルを前酸化し、1100、1300、または 1500 °C で炭化させた。
• 恒電流充放電サイクルおよびレート性能試験を用いて電気化学的性能を評価した。
• 性能との相関を調べるために、構造および組織特性を分析した。

主要な成果:

• 1.0 C において約 320 mAh/g の高い可逆容量を示した。
• THC-1300 は 200 サイクル後も 78% の容量維持率を示す優れたサイクル安定性を示した。
• THC-1300 は 75.4% の初期クーロン効率 (ICE) の向上と良好なレート性能を示した。

結論:

• 廃棄タオル由来のハードカーボン、特に THC-1300 は、SIB のための有望なアノード材料である。
• バランスの取れた層間隔や低表面積などの最適化された構造特性が、優れた性能に寄与する。
• この持続可能なアプローチは、大規模エネルギー貯蔵の性能とコスト要件の両方に対応する。