2022-09-11
 
采用蟹壳制成的可生物降解电解质的可持续电池
2022年09月11日   阅读量:195

对可再生能源和电动汽车的需求加速,引发了对储存发电能量和为发动机提供动力的电池的高需求。但这些可持续发展解决方案背后的电池本身并不总是可持续的。在9月1日发表在《物质》杂志上的一篇论文中,科学家们用一种意想不到的可生物降解电解质制造了一种锌电池鈥攃rab外壳。

“大量的电池被生产和消费,增加了环境问题的可能性,”主要作者、马里兰大学材料创新中心主任胡良兵说。“例如,在锂离子电池中广泛使用的聚丙烯和聚碳酸酯隔板需要数百年或数千年才能降解,并增加环境负担。”

电池使用电解液在正负极之间来回穿梭离子。电解质可以是液体、糊状物或凝胶,许多电池为此使用易燃或腐蚀性化学品。这种新型电池可以储存来自大规模风能和太阳能的能量,它使用一种由生物材料壳聚糖制成的凝胶电解质。

“壳聚糖是几丁质的衍生物。几丁质有很多来源,包括真菌的细胞壁、甲壳类动物的外骨骼和鱿鱼围栏,”胡说。“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,它们可以很容易地从海鲜废料中获得,你可以在你的桌子上找到。”

可生物降解的电解液意味着大约三分之二的电池会被微生物分解鈥攖他的壳聚糖电解质在五个月内完全分解。这留下了金属成分,在这种情况下是锌,而不是铅或锂,它们可以被回收。

“锌在地壳中比锂更丰富,”胡说。“一般来说,开发良好的锌电池更便宜、更安全。”这种锌和壳聚糖电池在1000次电池循环后的能效为99.7%,这使其成为存储风能和太阳能产生的能量并传输到电网的可行选择。

胡和他的团队希望继续致力于使电池更加环保,包括制造过程。“未来,我希望电池中的所有成分都是可生物降解的,”胡说。“不仅是材料本身,还有生物材料的制造过程。”

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