作者:冯维维 来源:中国科学报 发布时间:2022/9/3 19:34:31
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环保电池 蟹壳制造

 

对可再生能源和电动汽车需求的激增,引发了对储能电池的高需求,但电池本身并不总是可持续性的。

现在,科学家利用一种意想不到的来源——蟹壳制造出了一种具有生物可降解电解质的锌电池。相关研究9月1日发表于《物质》期刊。

“大量电池正被生产和消耗,这可能引发一系列环境问题。例如,广泛用于锂离子电池的聚丙烯和聚碳酸酯分离器,需要数百年或数千年才能降解,增加了环境负担。”论文通讯作者、美国马里兰大学材料创新中心主任胡良兵说。

电池使用电解质使离子在正极和负极之间来回穿梭。电解液可以是液体、糊状物或凝胶,许多电池使用易燃或腐蚀性化学物质来实现这一功能。这种新型电池可以储存大规模风能和太阳能产生的电能,并使用了一种凝胶电解质,由一种叫做壳聚糖的生物材料制成。

“壳聚糖是甲壳素的衍生物。甲壳素有很多来源,包括真菌的细胞壁、甲壳类动物的外骨骼和乌贼的壳。”胡良兵说,“壳聚糖最丰富的来源是甲壳类动物的外骨骼,包括螃蟹、虾和龙虾,可以很容易地从海鲜废物中获得,甚至你的餐桌上就有。”

生物可降解电解质意味着电池大约2/3的部分可以被微生物分解——这种壳聚糖电解质在5个月内能完全分解。这样就留下了金属成分,通常是可回收的锌。

“锌在地壳中比锂更丰富。”胡良兵说,“一般来说,成熟的锌电池更便宜、更安全。”这种锌—壳聚糖电池在1000次放电循环后的能源效率为99.7%,使其成为储存风能和太阳能产生的能量并转移到电网的可行选择。

研究人员希望继续致力于制造更环保的电池,包括研究更环保的制造过程。“在未来,我希望电池中的所有组件都是可生物降解的。”胡良兵说,“不仅是材料本身,还有生物材料的制造过程。”

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相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.07.015

 
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