用螃蟹壳制成的锌电池可以安全降解和回收

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大型锂电池可能会在电网规模的可再生能源存储中发挥作用。但正如我们在南澳大利亚州的巨型特斯拉电池中看到的那样，它们的设置和携带火灾的风险也可能非常昂贵。锌电池是许多更具成本效益和潜在更安全的替代品之一，一项新的突破表明，螃蟹壳如何使其更具可持续性。

随着我们越来越依赖可再生能源和电动汽车进行运输，对能源存储的需求预计只会增长，尽管今天广泛使用的锂离子电池对我们很有帮助，但还有其他材料更有希望。开采锂很昂贵，并附带环境成本，使用锂的电池不太适合回收过程。

马里兰大学材料创新中心主任、论文主要作者胡梁冰表示，大量电池正在生产和消费，这增加了环境问题的可能性。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并增加环境负担。

科学家正在探索许多久经考验和值得信赖的锂离子材料的可能替代品，锌基电池是一种更安全、更具成本效益和对环境更友好的选择。例如，我们看到科学家演示了这些电池的版本，这些电池具有高功率密度，并且可以像铅酸铁锂电池一样便宜地生产。

地壳中的锌比锂更丰富。一般来说，开发良好的锌电池更便宜、更安全。

然而，该领域的一个主要障碍是锌基电池寿命短，科学家非常重视开发可以可靠充电的版本。这可能涉及防止水损害的化学调整，或有助于在重复循环中保持效率的新电催化剂。该团队提出了另一个解决方案，可以解决可充电性问题，同时使设备更具可持续性。

锌电池在循环时在电解质溶液中将离子在锌阳极和阴极之间来回移动。锂电池中传统的电解质溶液含有易燃和腐蚀性的化学品，但这项新研究的作者开发了一种凝胶电解质，用于与锌阳极一起使用，锌阳极由一种称为壳聚糖的天然材料制成。

壳聚糖是甲壳素的衍生产品。“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等。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，它们很容易从海鲜废物中获取。你可以在餐桌上找到它。”

在测试中，该团队展示了使用新电解质的锌电池表现令人印象深刻。它表现出“卓越的循环稳定性”，在每平方厘米50毫安时的高电流密度下运行时，在1000个循环中保持99.7%的效率。

由于其环保设计，大约三分之二的电池可以被微生物分解，而壳聚糖电解质可以在五个月内完全分解。然后，剩余的锌可以回收。

未来，希望电池中的所有组件都是可生物降解的。

这项研究发表在《物质》杂志上。

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