磺化辅助碳化将聚乙烯废物转化为锂离子电池负极材料

《Nanomaterials》：From Plastic Waste to Power Source: Polyethylene-Derived Anodes for Lithium-Ion Batteries

　　聚乙烯是塑料废物中占比最大的组分，加热时几乎完全分解为挥发性物质而非固碳。本研究通过磺化辅助碳化，将一种消费后低密度聚乙烯（LDPE）薄膜和一种高密度聚乙烯（HDPE）瓶子转化为无序碳。磺化处理使LDPE在900°C时的残炭率从1.21 wt.%提升至32.63 wt.%，HDPE从0.06 wt.%提升至8.82 wt.%。两种碳材料在X射线衍射和高分辨率透射电子显微镜下无法区分（层间距0.365–0.366 nm，晶粒厚度≈1.4 nm），具有相同的拉曼无序比（1.01–1.02），残留硫含量低（≤0.51 at.%），但比表面积不同（53.7和32.5 m2 g?1）。作为锂离子电池负极，LDPE和HDPE衍生碳在100 mA g?1下循环100次后的比容量分别为338和302 mA h g?1，且容量仍在上升；在2 A g?1下分别为155和130 mA h g?1。LDPE衍生碳更大的首次循环损失和更高的容量与其更大的比表面积相关，这表明前驱体是通过其对磺化预处理的响应而非通过碳化过程发挥作用。这些结果是一个概念验证；推广到其他及混合废物流需要进一步研究。