據(jù)外媒報(bào)道，新加坡科技研究局（A*STAR）的研究人員將廢棄的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料升級(jí)為聚合物電解質(zhì)，以用作更安全的鋰離子電池中的關(guān)鍵組件。據(jù)稱這是首次利用從PET塑料瓶中回收的聚合物來(lái)組裝可以工作的鋰離子電池（LIB）。

（圖片來(lái)源：新加坡科技研究局）

傳統(tǒng)上通過(guò)機(jī)械和化學(xué)過(guò)程回收塑料垃圾的方法都有缺點(diǎn)。對(duì)于機(jī)械回收，由于聚合物鏈的斷裂，其物理性能會(huì)隨著每一輪回收而下降，最終只有一小部分回收的PET能使用。化學(xué)回收耗能較高，需要純凈的單體，比起使用原始聚合物，可能成本更高。

A*STAR 材料研究與工程設(shè)計(jì)學(xué)院（IMRE）的軟材料部門副主管Jason Lim表示：“由于電氣化程度的提高，對(duì)可持續(xù)鋰離子電池材料的需求有所上升。然而，將廢舊PET塑料用作聚合物電解質(zhì)的來(lái)源，至今尚未實(shí)現(xiàn)。這是研究人員首次嘗試將廢棄的PET塑料用于這種應(yīng)用?！?/p>

在不同類型的塑料中，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）是目前產(chǎn)量最豐富的塑料之一，2019年達(dá)到3100萬(wàn)噸。PET塑料具有適合升級(jí)為聚合物電解質(zhì)（PE）的特征，其由剛性對(duì)苯二酸鹽組分組成，有助于實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的機(jī)械性能，并可用于增強(qiáng)PE的機(jī)械魯棒性，從而促進(jìn)設(shè)備集成和制造。此外，這些聚合物具有容易斷裂的化學(xué)鍵，可以輕松地用于構(gòu)建新的化學(xué)構(gòu)建塊，然后重新構(gòu)成新的聚合物，并投入新的應(yīng)用。

從瓶子到電池：具有顛覆性意義的電池設(shè)計(jì)

該團(tuán)隊(duì)利用廢棄的PET瓶來(lái)設(shè)計(jì)基于聚氨酯的PE。與目前鋰離子電池中使用的傳統(tǒng)液體電解液相比，PE是富有前景的替代成分，具有避免電解液泄漏、熱失控、體積膨脹、枝晶生長(zhǎng)和火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)的潛力。

研究人員評(píng)估了PET衍生聚合物作為固體聚合物電解質(zhì)的可行性。然后，進(jìn)一步評(píng)估其用作LIB凝膠聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性和循環(huán)性能。

研究結(jié)果表明，從廢棄PET中提取的聚氨酯，具有作為L(zhǎng)IB聚合物電解質(zhì)的潛力。作為凝膠-聚合物電解質(zhì)（GPE），可以實(shí)現(xiàn)10-4 S/cm的室溫電導(dǎo)率，與現(xiàn)有使用液體電解質(zhì)的商用系統(tǒng)相媲美。該團(tuán)隊(duì)利用這些聚合物成功組裝了一種可以工作的鋰離子電池，該電池可以重復(fù)充放電達(dá)150次循環(huán)。

這為更可持續(xù)的未來(lái)鋪平了道路，在這種情況下，PET塑料垃圾可以轉(zhuǎn)化為電池用的PE材料，既可以解決日益嚴(yán)重的塑料垃圾問(wèn)題，又推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。該團(tuán)隊(duì)將致力于推廣這種廢棄塑料回收利用技術(shù)，以制造環(huán)保電池部件。