賓州開採頁岩廢水可供全國40%鋰需求 矽還有助多容納10倍鋰離子

編譯/Elisa

是製造電池的關鍵成分,現在美國國家能源技術實驗室(National Energy Technology Laboratory, NETL)研究人員發現,這項寶貴資源還能從賓州馬賽勒斯頁岩(Marcellus Shale)開採的廢水中提取。

研究人員發現,鋰能從賓州馬賽勒斯頁岩(Marcellus Shale)開採的廢水中提取。圖取自 Interesting Engineering

賓州馬賽勒斯頁岩火山灰夾層富含鋰

首席研究員麥基(Justin Mackey)表示,馬賽勒斯頁岩因為含有火山灰夾層,蘊藏豐富鋰含量,開採時夾層裡的鋰流到採出水裡。因此與其他頁岩地層開採產生的採出水(produced water)相比,鋰含量也多,產量可滿足國內40%的需求,年度估計全州鋰產量每年可達約1160公噸。目前國內鋰消費量每年估計為3000噸,而馬賽勒斯頁岩的開採壽命有望超過幾十年。

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美國陸軍開發更輕更持久穿戴式電池組

同時,美國陸軍對可穿戴電池技術的需求持續攀升,軍方正計畫開發新一代的適形可穿戴電池(Conformal Wearable Battery),體積和重量減少達29%,但能量密度大幅提升。現在加州電池製造公司,Amprius推出的SiMaxx矽陽極安全電池(silicone-anode batteries),可提供高達450 Wh/kg 和 1,150 Wh/L 的能量,能量密度可比現有電池高兩倍。

矽可容納多達10倍鋰離子

關鍵就在製造商將傳統石墨電池陽極,換成了奈米線結構(nanowire structure)。矽能夠容納多達10倍鋰離子,奈米線結構則更能適應離子移動時造成的體積膨脹與收縮,就能防止矽劣化(degradation)。未來士兵需要能容納更多電力,尺寸又最輕巧的穿戴型電池,才能在出動特定任務時,為偵測器、電子產品和關鍵通訊設備提供電力,進而能延長士兵在戰場上出動的時間。

資料來源:Interesting Engineering 12

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