Vietnamesisk forsker bruker risskall til å lage oppladbare batterier.

Việt Nam•03/08/2023

Ved hjelp av risskall utviklet forskerteamet, ledet av førsteamanuensis Dr. Le My Loan Phung, et materiale for produksjon av rimelige litium-ion-batterier.

Forskningen ble ledet av førsteamanuensis dr. Le My Loan Phung, Det naturvitenskapelige fakultet, Vietnam National University Ho Chi Minh City (APCLab), og hennes kolleger siden 2020.

Hun forklarte at risskall inneholder et gjennomsnittlig silikainnhold (SiO2) på omtrent 10,6 %. Dette er en viktig komponent som kan brukes til å produsere oppladbare litium-ion-batterier. Gruppen foreslo, og mottok finansiering fra Vingroup Innovation Fund (VinIF), for å undersøke en prosess for å syntetisere elektrodematerialer fra risskall for å produsere prøvebatterier med 4V oppladbare litium-ion-batterier i knappcelle- og posebatteriform. Knappcellebatterier brukes i klokker, pulsmålere, personlige datamaskiner og posebatterier til telefoner og andre kompakte elektroniske enheter.

*Dr. Phung jobber i et vakuumkammer og setter sammen knappcellebatterier. Foto: Levert av intervjuobjektet.*

Forskningsteamet hentet risskall fra Tan Tru-distriktet (Long An-provinsen), vasket og tørket dem, og varmet dem deretter opp i én time under inert gassforhold. De ble finmalt til risskallsaske og blandet med fast kaliumhydroksid (KOH). Denne blandingen ble deretter varmet opp igjen under inert gassforhold, malt og vasket. Etter tørking er sluttproduktet et mørkegrått tørt pulver, også kjent som karbonsilikat (C/SiO2)-komposittmateriale.

Teamet utviklet en synteseprosess som kan produsere 350 g C/SiO2-materiale fra 1 kg risskall, med en salgspris på omtrent $50/1000 g. Etter to år med eksperimentell produksjon har forskerteamet mestret teknologien for å sette sammen komplette knappcelle- og posebatterier ved hjelp av C/SiO2-materiale fra risskall.

*Diagram over produksjonsprosessen for silikamateriale. Foto: Forskningsteam*

Førsteamanuensis Phung forklarte at silikamaterialet har en porøs struktur som lar litiumioner bevege seg og låse seg fast i strukturen for å omdannes til elektrisk energi. APCLab bruker denne egenskapen til materialet til å designe en passende struktur for ulike oppladbare batteriapplikasjoner. Avhengig av energitypen til hvert batteri, er materialet designet for å beregne mengden som trengs. Vanligvis krever hvert knappcellebatteri bare noen få titalls milligram risskall, mens større batterier krever omtrent 10–20 gram.

For tiden er de fleste oppladbare batteriene på markedet laget av grafitt, et materiale som utvinnes og raffineres fra kullmalm. Dette materialet koster omtrent 100 dollar per 100 gram, og innkjøpsprosessen kan forårsake miljøforurensning.

Dr. Phung vurderte at silikamateriale har potensial til å erstatte grafittmateriale fullstendig når det gjelder kostnader, effektivitet og miljøvern. Dette utvider det potensielt lukrative markedet for risskall og gir betydelig fortjeneste til bøndene.

I fremtiden planlegger forskerteamet å optimalisere produktet basert på økonomisk kostnad. I følge nåværende estimater kan knappebatterier laget av risskall selges for 7–8 dollar per stykk, og posebatterier for 30 dollar per stykk.

*Knappbatterier laget av risskall produseres på prøvebasis. Foto: Forskerteam*

Førsteamanuensis Dr. Nguyen Dinh Quan, leder for laboratoriet for biodrivstoff og biomasse ved University of Technology, Vietnam National University Ho Chi Minh City, vurderte at silika er kjent for å være et tilsetningsstoff for oppladbare litium-ion-batterielektroder på grunn av dets evne til å øke batterikapasiteten mange ganger. Ulempen er at elektrodene er utsatt for volumutvidelse, men dette kan overvinnes ved å bruke nanostørrelses silikapartikler. APCLab har tatt i bruk lignende forskning over hele verden for å bruke formet silika fra risskall som et batterielektrodetilsetningsstoff. Silika i risskall er dispergert med lav tetthet; når risskallene dekomponeres termisk, danner de en blanding av karbonisert karbon med nanostørrelses silika.

«Denne metoden er enkel, men svært effektiv, og den kan hjelpe et risproduserende kraftverk som Vietnam med å skape betydelig merverdi hvis forskningsprosjektet lykkes», sa Dr. Quan.

Ifølge statistikk er Vietnam verdens nest største risprodusent, med en estimert gjennomsnittlig produksjon på omtrent 44 millioner tonn per år, og et skallinnhold på omtrent 20–22 %, eller nesten 9 millioner tonn.

Førsteamanuensis Dr. Le My Loan Phung tilbrakte seks år med studier og forskning innen oppladbare batterier i Frankrike og ni år med prosjekter relatert til elektrokjemiske batterier. Hun ble invitert til å delta i forskning ved Institute of Materials Chemistry and Engineering – Kyushu University, Japan, på elektrolytter for batterier og avansert materialutvikling for batterier (Consortium Battery Material Research) ved Pacific Northwest National Laboratory (USA). Den kvinnelige legen har deltatt i og ledet ni forskningsprosjekter, publisert 80 internasjonale og 60 nasjonale artikler, og mottatt en rekke verdifulle priser og stipender fra prestisjetunge organisasjoner.

vnexpress.net