近年来,锂电池的应用越加广泛,大到电动汽车,小到电动牙刷,人们对电池的需求水涨船高,但支撑这些可持续性解决方案背后的电池并不总是可持续的。于是科学家们开始在原材料方面另辟蹊径,而螃蟹壳就是其中一种,螃蟹壳在制作锌和钠电池中发挥着作用。

环保是重点方向

在传统锂离子电池中,电池正极材料中含镍、钴等重金属,如果不经过专业的回收处理,会造成重金属污染,而且电解液溶解在水中也极易造成氟污染。

有机构统计,2026年国内累计退役动力电池规模或可达到约70万吨(约100Gwh),到2030年,我国的动力电池预期将为230万吨。

目前动力电池回收的两种主流方式是梯次利用和拆解回收。然而这两种回收的方法,目前都存在不小的挑战,不仅法规体系不成熟,行业发展也不规范,目前锂电池回收主要是以小作坊为主,很难实现规模化、规范化发展。

眼下,使用更加清洁材料似乎才是新能源电池发展的究极方向。

螃蟹壳成为制作锌和钠电池新材料

从天然生物材料(虾、蟹等)中提取的壳聚糖-锌电解质,不仅在电池中有不错的性能,还能以自然的方式回归环境中。另外,锌电池的其他成分也可以回收。

目前在电池中加入壳聚糖作为电解质,意味着大约三分之二的电池可以生物降解。壳聚糖电解质可在5个月内完全分解。新电池降解后仅留下了锌金属成分,而不是铅或锂。地壳中的锌比锂更丰富,成熟的锌电池更便宜、更安全。有专家表示,接下来,望解决剩下的三分之一也能够降解。希望未来电池中的所有组件都是可生物降解的,不仅是材料本身,还有生物材料的制造过程。

近期,一组来自日本和中国的科学家团队近期还发现,蟹壳可以被回收制成硬碳,并作为钠基可充电电池电路的关键部分。最新研究成果已于近期发表在了美国化学学会ACS Omega杂志上。

具体而言,研究人员发现,从外壳中产生的硬碳有可能作为钠离子电池的阳极。通过将外壳加热到他们将蟹壳加热到超过1000华氏度的温度,他们将外壳变成碳,并将其添加到硫化锡(SnS2)或硫化铁(FeS2)的溶液中。这就形成了钠离子电池的阳极

研究人员解释称,虽然钠离子的化学性质与锂类似,但钠离子体积更大,需要不同于通常由石墨制成的阳极配套。而螃蟹的碳提供了多孔的、纤维状的、大表面积的阳极,增强了导电性和钠离子的运输能力。

研究小组发现,在其模型电池中,锡和铁复合材料都具有至少200次循环的良好充电能力。这无疑是朝着更可持续的电池技术迈出的积极一步。

“这项研究提供了一种利用低成本的废弃原材料来制造高比能钠离子电池的有效途径。”他们说。

以上两种就是矿机之家为大家带来的以螃蟹壳为新材料的电池制作途径。其中壳聚糖-锌电解质是可以生物降解的,而钠储量丰富,理论容量高,这两种都是可持续的替代方案。它们将有助于开发可持续的电池技术,也算废物再利用了,你们说以后是不是螃蟹壳值钱了呀!