低碳環保：利用回收舊衣服如何做出電解質產品

 

　　近期，浙江理工大學胡毅教授團隊與美國特拉華大學付堃教授團隊合作，以廢棄腈綸紗線(含染色腈綸)為原材料，構建出3D纖維網絡增強的腈綸基陶瓷復合納米纖維固體電解質，為廢棄紡織纖維的回收利用提供了新思路，同時也為開發適用于柔性可穿戴電子領域的高性能固體電解質提供了一種低成本、可行的解決方案。相關成果日前發表于國際學術期刊《ACS應用材料與界面》。

　　腈綸是由聚丙烯腈的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。聚丙烯腈的聚合物鏈中的腈基，是具有高電化學穩定性的典型強吸電子基團，這使得聚丙烯腈聚合物成為制備固態電解質的理想候選材料。

　　胡毅介紹，腈綸在儲能器件中的應用具有可行性，服用腈綸與聚丙烯腈主要成分相同，成本也相對較低。若將廢棄服用腈綸替代聚丙烯腈聚合物作為原料應用于儲能領域，將實現廢棄紡織品的綠色低成本高值化利用。

　　此次研究中，科研人員對回收得到的廢舊腈綸紗(含染色腈綸)進行簡單的清洗和干燥處理后，再用潔凈的腈綸紗制備出腈綸溶液，繼而將鋰鑭鉭鋯氧(LLZTO)陶瓷納米粒子分散在腈綸溶液中，制備腈綸基陶瓷復合靜電紡絲前驅體溶液。“電紡已經實現產業化，因此我們選擇用電紡技術，獲得3D結構的LLZTO/腈綸納米纖維網絡，作為復合固態電解質的填充框架。”胡毅介紹，通過簡單的液相組裝，科研人員就可將聚合物溶液(PEO-LiTFSI溶液)滲透到復合纖維網絡中，得到LLZTO/腈綸復合固態電解質。

　　科研人員將整個制備過程比作鋼筋混凝土的建造過程，在這個制備過程中，腈綸起到了鋼筋框架的作用，而聚合物則滲透到復合纖維網絡中，相當于混凝土和鋼筋框架澆筑成一體。這樣制備出的增強型復合固態電解質具有更好的熱穩定性、機械性能和電化學穩定性。

　　近年來，固態電解質的研究成為一項熱點。與電解液相比，其在鋰離子電導率、提高電化學穩定性等方面均有提升。

　　此次實驗顯示，LLZTO/腈綸復合固態電解質表現出較高的離子電導率。由此制成的軟包電池可在動態彎曲下穩定工作，而且在極端條件下，能夠保持安全穩定運行并可為LED燈持續穩定供電。

　　胡毅介紹，LLZTO是一種氧化物陶瓷固體電解質，其納米顆粒均勻分散在連續的LLZTO/腈綸復合納米纖維中。這種結構不僅避免了LLZTO顆粒的團聚，