Een Vietnamese wetenschapper gebruikt rijstkaf om oplaadbare batterijen te maken.
Việt Nam•03/08/2023
Het onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent dr. Le My Loan Phung heeft, gebruikmakend van rijstschillen, een materiaal ontworpen voor de productie van goedkope lithium-ionbatterijen.
Het onderzoek werd sinds 2020 geleid door universitair hoofddocent dr. Le My Loan Phung van de Faculteit Wetenschappen van de Nationale Universiteit van Vietnam in Ho Chi Minh-stad (APCLab) en haar collega's.
Ze legde uit dat rijstschillen gemiddeld zo'n 10,6% siliciumdioxide (SiO2) bevatten. Dit is een belangrijk bestanddeel dat gebruikt kan worden voor de productie van oplaadbare lithium-ionbatterijen. De groep diende een voorstel in en ontving financiering van het Vingroup Innovation Fund (VinIF) om onderzoek te doen naar een proces voor de synthese van elektrodematerialen uit rijstschillen. Dit onderzoek is bedoeld voor de productie van proefmodellen van 4V oplaadbare lithium-ionbatterijen in de vorm van knoopcel- en pouchcellen. Knoopcelbatterijen worden gebruikt in horloges, hartslagmeters en pc's, terwijl pouchbatterijen worden gebruikt in telefoons en andere compacte elektronische apparaten.
Dr. Phung werkt in een vacuümkamer aan de assemblage van knoopcelbatterijen. Foto: aangeleverd door de geïnterviewde.
Het onderzoeksteam verzamelde rijstkaf uit het district Tan Tru (provincie Long An), waste en droogde het en verhitte het vervolgens een uur lang onder inerte gasomstandigheden. Het werd fijn vermalen tot rijstkaf-as en gemengd met vast kaliumhydroxide (KOH). Dit mengsel werd vervolgens opnieuw verhit onder inerte gasomstandigheden, vermalen en gewassen. Na het drogen is het eindproduct een donkergrijs droog poeder, ook wel bekend als koolstofsilicaat (C/SiO2) composietmateriaal.
Het team ontwikkelde een syntheseproces waarmee 350 gram C/SiO2-materiaal kan worden geproduceerd uit 1 kilogram rijstkaf, met een verkoopprijs van ongeveer $50 per 1000 gram. Na twee jaar experimentele productie heeft het onderzoeksteam de technologie voor het assembleren van complete knoopcel- en pouchbatterijen met behulp van C/SiO2-materiaal uit rijstkaf onder de knie.
Diagram van het fabricageproces van silicamateriaal. Foto: Onderzoeksteam
Associate Professor Phung legde uit dat silicamateriaal een poreuze structuur heeft waardoor lithiumionen zich binnen de structuur kunnen bewegen en in elkaar kunnen grijpen om te worden omgezet in elektrische energie. APCLab maakt gebruik van deze eigenschap van het materiaal om een geschikte structuur te ontwerpen voor diverse oplaadbare batterijtoepassingen. Afhankelijk van het type energie van elke batterij, wordt het materiaal zo ontworpen dat de benodigde hoeveelheid wordt berekend. Doorgaans heeft een knoopcelbatterij slechts enkele tientallen milligrammen rijstkaf nodig, terwijl grotere batterijen ongeveer 10-20 gram vereisen.
De meeste oplaadbare batterijen op de markt zijn momenteel gemaakt van grafiet, een materiaal dat wordt gewonnen en geraffineerd uit steenkoolerts. Dit materiaal kost ongeveer $100 per 100 gram en het winningsproces kan milieuvervuiling veroorzaken.
Dr. Phung concludeerde dat silicamateriaal het potentieel heeft om grafietmateriaal volledig te vervangen wat betreft kosten, efficiëntie en milieuvriendelijkheid. Dit vergroot de potentieel lucratieve markt voor rijstkaf en levert boeren aanzienlijke winsten op.
Het onderzoeksteam is van plan het product in de toekomst te optimaliseren op basis van de economische kosten. Volgens de huidige schattingen zouden knoopbatterijen gemaakt van rijstschillen voor $7-8 per stuk verkocht kunnen worden, en pouchbatterijen voor $30 per stuk.
Knoopbatterijen gemaakt van rijstkaf worden op proef geproduceerd. Foto: Onderzoeksteam
Associate Professor Dr. Nguyen Dinh Quan, hoofd van het Biobrandstof- en Biomassalaboratorium aan de Technische Universiteit van Vietnam in Ho Chi Minh-stad, stelde vast dat silica bekend staat als een additief voor elektroden van oplaadbare lithium-ionbatterijen vanwege het vermogen om de batterijcapaciteit vele malen te verhogen. Het nadeel is dat de elektroden gevoelig zijn voor volumetoename, maar dit kan worden ondervangen door het gebruik van nanodeeltjes silica. APCLab heeft wereldwijd soortgelijk onderzoek uitgevoerd om gevormd silica uit rijstschillen te gebruiken als additief voor batterij-elektroden. Silica in rijstschillen is verspreid met een lage dichtheid; wanneer de rijstschillen thermisch worden ontleed, vormen ze een mengsel van verkoolde koolstof met nanodeeltjes silica.
"Deze methode is eenvoudig maar zeer effectief, en zou een rijstproducerende grootmacht als Vietnam kunnen helpen aanzienlijke toegevoegde waarde te creëren als het onderzoeksproject succesvol is," aldus dr. Quan.
Volgens statistieken is Vietnam de op één na grootste rijstproducent ter wereld, met een geschatte gemiddelde productie van ongeveer 44 miljoen ton per jaar en een kafgehalte van ongeveer 20-22%, oftewel bijna 9 miljoen ton.
Associate Professor dr. Le My Loan Phung heeft zes jaar lang onderzoek gedaan naar oplaadbare batterijen in Frankrijk en negen jaar gewerkt aan projecten met betrekking tot elektrochemische batterijen. Ze werd uitgenodigd om deel te nemen aan onderzoek aan het Institute of Materials Chemistry and Engineering van de Kyushu Universiteit in Japan, naar elektrolyten voor batterijen en de ontwikkeling van geavanceerde materialen voor batterijen (Consortium Battery Material Research) bij het Pacific Northwest National Laboratory (VS). De vrouwelijke doctor heeft deelgenomen aan en leiding gegeven aan negen onderzoeksprojecten, 80 internationale en 60 nationale artikelen gepubliceerd en talrijke waardevolle prijzen en beurzen ontvangen van prestigieuze organisaties.
![[Afbeelding] Bijna 125.000 leerlingen in Hanoi hebben het literatuurexamen voor het toelatingsexamen van de tiende klas afgelegd.](https://vphoto.vietnam.vn/thumb/1200x675/vietnam/resource/IMAGE/2026/05/30/1780117233041_ndo_br_thiet-ke-chua-co-ten-2-png.webp)
Reactie (0)