不愁材料來源,科學家用蟹殼製作鋅離子電池

作者 | 發布日期 2022 年 09 月 05 日 16:04 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


螃蟹除了很好吃,還富含蛋白質與鈣、磷、鋅等微量元素,最近美國馬里蘭大學團隊就透過蟹殼,打造出能替代鋰離子電池、可回收又具成本效益的鋅離子電池。

近年來各國再生能源滲透率逐年增加,但太陽能、風電等綠能具有間歇性、難預測等特性,需要建置儲能系統、智慧電網等配套措施,才能確保電網穩定,但鋰離子電池儲能系統安裝成本高、有著起火風險,其中的聚丙烯和聚碳酸酯隔膜也要花數百或數千年才能被自然分解,因此科學家們除了致力於提高鋰儲能的安全性與環保效益,也尋找替代電池中。

而鋅離子電池是頗具成本效益且更安全的替代技術之一,馬里蘭大學材料創新中心主任 Liangbing Hu 表示,論地殼含量的話,鋅顯然比鋰還要更豐富,且鋅離子電池也更便宜更安全。

只是目前鋅離子電池的使用壽命還不夠格,還需要再調整化學配置跟尋找新的催化劑,不過現在馬里蘭大學團隊有新突破,有別於傳統鋰離子電池易燃且帶有腐蝕性的液態電解質,團隊除了開發新型安全的凝膠電解質,還用殼聚糖製作鋅離子電池的陽極。

其中殼聚糖是甲殼素的衍生產品,Hu 表示,我們可以從真菌細胞壁、甲殼類動物的外骨骼和魷魚骨獲得甲殼素,甲殼素更常見於蝦、蟹等海鮮動物的殼,可以說是海鮮料理的廢棄物,基本上不用擔心材料來院。根據團隊測試,搭配新電解質的鋅離子電池表現良好,除了可以防止晶枝生長,在 50 mAh/cm 高電流密度下,1,000 次充放電循環仍可維持 99.7% 效率。

也因為團隊的環保電池設計,三分之二的電池都可以被微生物分解,而殼聚醣電解質更可以在五個月內被完全分解,之後就能回收剩下來的鋅元素,不過當然,團隊還是希望未來鋅離子電池所有零件都是可以被分物分解。

(首圖來源:pixabay