科學(xué)家用蟹殼制成可生物降解電池千次循環(huán)后能源效率仍為99.7%
2022-09-05 12:26:49
來源：科技日報
對可再生能源和電動汽車需求的不斷增加，引發(fā)了對儲能電池的高需求，但支撐這些可持續(xù)性解決方案背后的電池并不總是可持續(xù)的。在1日發(fā)表于《物質(zhì)》雜志的一篇論文中，美國科學(xué)家用一種意想不到材料——蟹殼制造了一種鋅電池，其中含有一種可生物降解的電解質(zhì)。
論文主要作者、馬里蘭大學(xué)材料創(chuàng)新中心主任胡良兵說，大量電池的生產(chǎn)和消耗增加了環(huán)境負(fù)擔(dān)。例如，廣泛用于鋰離子電池的聚丙烯和聚碳酸酯隔膜需要數(shù)百或數(shù)千年才能降解。
電池通過電解質(zhì)使離子在帶正電和帶負(fù)電的端子之間來回穿梭。電解質(zhì)可以是液體、糊狀物或凝膠。許多電池使用易燃或腐蝕性化學(xué)品，而新開發(fā)的電池使用一種稱為殼聚糖的生物材料來制成凝膠電解質(zhì)，可儲存來自大規(guī)模風(fēng)能和太陽能的電力。
胡良兵指出，殼聚糖是幾丁質(zhì)的衍生產(chǎn)品。甲殼素有很多來源，包括真菌的細(xì)胞壁、甲殼類動物的外骨骼和魷魚圈。殼聚糖最豐富的來源是甲殼類動物的外骨骼，包括螃蟹、蝦和龍蝦，它們很容易從海鮮廢料中獲得。
可生物降解的電解質(zhì)意味著大約2/3的電池可被微生物分解，殼聚糖電解質(zhì)可在5個月內(nèi)完全分解。新電池降解后僅留下了鋅金屬成分，而不是鉛或鋰。地殼中的鋅比鋰更豐富，成熟的鋅電池更便宜、更安全。
這種殼聚糖鋅電池在1000次電池循環(huán)后的能源效率為99.7%，使其成為存儲風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化能源以傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的可行選擇。
