新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）的科學家開發了一種技術，將廢紙從一次性包裝和袋子以及紙板箱轉化為鋰離子電池的關鍵部件。

通過一種稱為碳化的過程，將紙張轉化為純紙碳，可以製成可充電電池，為手機、醫療設備和電動汽車提供動力。為了使紙張碳化，研究小組將紙張暴露在高溫下，將其還原為可用於生物燃料的純碳，水蒸氣和油。由於碳化是在沒有氧氣的情況下發生的，因此排放的二氧化碳量可以忽略不計，並且該過程是通過焚燒處理牛皮紙的更環保的替代方案，會產生大量的溫室氣體。 

研究團隊生產的碳陽極也表現出卓越的耐久性、柔韌性和電化學性能。實驗室測試表明，陽極可以充電和放電多達1，200次，這至少是當前手機電池中陽極的兩倍。使用NTU製造的陽極的電池也可以承受比同類電池更多的物理壓力，吸收破碎能量的能力提高了五倍。 

用廢紙作為生產電池陽極的原材料，將減輕我們對傳統碳來源的依賴，例如碳質填料和產碳粘合劑，這些材料被開採並隨後用刺激性化學品和機械加工。 

廢紙，包括廢棄紙袋紙板、報紙和其他紙包裝，佔 2020 年新加坡產生的廢紙的近五分之一。 

2020年NTU的一項研究發現，與棉和塑膠製成的牛皮紙袋相比，牛皮紙袋也被發現具有較大的環境足跡，因為它們在焚燒時對全球變暖的貢獻更大，並且產生它們的生態毒性潛力。 

當前的創新為升級回收廢物和減少對化石燃料的依賴提供了機會，加速了我們向迴圈經濟，綠色材料和清潔能源的過渡，反映了NTU致力於減輕對環境的影響，這是該大學尋求通過其NTU 2025戰略計劃解決的四個人類重大挑戰之一。 

為了生產碳陽極，NTU研究人員加入並鐳射切割了幾張薄的牛皮紙，以形成不同的晶格幾何形狀，其中一些類似於尖刺的piñata。然後將紙張在沒有氧氣存在的爐子中加熱到1200°C，將其轉化為碳，形成陽極。 

NTU團隊將陽極的卓越耐用性，柔韌性和電化學性能歸因於紙纖維的排列。他們表示，NTU製造的陽極所顯示的強度和機械韌性的結合將使手機，筆記型電腦和汽車的電池能夠更好地承受跌落和碰撞的衝擊。

目前的鋰電池技術依賴於內部碳電極，這些碳電極在物理衝擊后逐漸破裂和崩潰，這是電池壽命隨著時間的推移而縮短的主要原因之一。 

研究人員表示，他們的陽極比電池中使用的電流電極更硬，將有助於解決這個問題，並延長電池在從電子產品到電動汽車的廣泛用途中的使用壽命。 

該研究的共同作者，NTU機械與航空航太工程學院的研究工程師Lim Guo Yao先生說：「我們的陽極顯示出耐用性，減震性，導電性等優勢的組合，這些優勢在當前材料中是沒有的。這些結構和功能特性表明，我們的牛皮紙基陽極是當前碳材料的可持續和可擴展替代品，並將在要求苛刻的高端多功能應用中找到經濟價值，例如新興的結構電池領域」。

康奈爾大學以人為本的設計系的Juan Hinestroza教授強調了NTU研究團隊所做工作的重要性，他說：「由於牛皮紙的生產量非常大，並且在世界各地也同樣處理，我相信新加坡南洋理工大學研究人員開創的創造性方法具有在全球範圍內產生巨大影響的潛力」。 

任何允許使用廢物作為電極和泡沫等高價值產品的原材料的發現確實是一個很大的貢獻。這項工作可能會開闢一條新的途徑，並激勵其他研究人員尋找轉化其他纖維素基材的途徑，例如紡織品和包裝材料，這些基材正在全球範圍內被大量丟棄。 

NTU團隊將進行進一步的研究，以提高其材料的儲能能力，並最大限度地減少 熱能需要將紙張轉化為碳。 

文字：編輯部 

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