香蕉皮：高性能锂离子电池的绿色创新动力源

来自 实验室仪器网

科学家们将香蕉皮废料转化为强大的电池材料，创造了一种环保阳极，即使在-30°C下也能保持锂离子电池的工作。

这项工作发表在《能源与环境材料》上，提出了一种用于生产SnO的绿色合成2纳米颗粒和SnO2/碳复合材料，可以延长电池在极端环境中的性能，同时降低环境成本。

为什么要香蕉皮？

锂离子电池对于可再生能源存储和电动汽车至关重要，但它们的性能在低温下会急剧下降。开发在零度以下条件下工作的电极材料是一项重大挑战，减少电池生产对环境的影响也是如此。

氧化锡（SnO2）由于其高理论容量而具有作为负极材料的潜力。然而，它在充放电循环过程中会遭受显着的体积膨胀，导致容量损失和结构损坏。

碳，尤其是从生物质中提取的碳，可以通过缓冲体积变化和提高电导率来解决这个问题。香蕉皮富含天然多酚化合物，具有独特的双重功能：它们既可作为形成纳米颗粒的还原剂，又可作为强化复合材料的碳源。

该过程如何运作

制造这种材料的过程从香蕉开始：将果皮清洗、干燥并打粉，然后从粉末中制备水提取物。这种提取物富含类黄酮和酚酸，可减少锡离子并稳定纳米颗粒的生长，从而产生SnO2颗粒尺寸仅为4至10纳米。

不留任何浪费，将剩余的香蕉皮材料转化为硬碳，并通过球磨与纳米颗粒结合。最佳混合物，SnO比例为7：32对碳进行表征，采用SEM、TEM、XRD和CHNS/O分析进行表征。

表征证实了SnO的晶体金红石结构2、均匀的纳米颗粒分布以及提高导电性的附加碳含量。

零度以下温度下的性能

TheSnO2/碳复合材料在低温下表现出优异的电化学性能。碳基体提供了额外的结构稳定性，减少了重复循环引起的应变并改善了电荷传输。

在-20°C时，复合材料保持在600mAhg以上的可逆容量-1经过100次循环后，比标准材料有了相当大的改进。即使在-30°C（通常被认为是LIB的“红色区域”）下，该材料也能保持约383mAhg-1经过长时间的循环测试。

这种弹性凸显了复合材料在恶劣条件下维持其容量和稳定性的能力。

具有工业潜力的可持续科学

除了性能之外，该合成还以几乎完全绿色而著称。与依赖危险化学品和能源密集型工艺的传统合成路线不同，这种方法使用废弃生物质和简单的加工步骤，使其更加环保。

据研究人员称，这不仅仅是一个概念验证。表明香蕉皮废弃物可以转化为高性能负极材料，为生物质衍生复合材料在储能中的更广泛应用打开了大门。

他们的框架还可以扩展到其他金属氧化物，从而扩大其对下一代电池技术的影响。

该研究表明，在不影响容量或稳定性的情况下，生产能够在极冷条件下为LIB供电的阳极是可能的。

通过将香蕉皮转化为高价值材料，研究人员将环境责任与尖端电池科学相结合。该研究指出，未来废物流将为更清洁、更高效的能源技术提供燃料。

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