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大型鋰電池可能會(huì)在電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源存儲(chǔ)中發(fā)揮作用。但正如我們?cè)谀习拇罄麃喼莸木扌吞厮估姵刂锌吹降哪菢樱鼈兊脑O(shè)置和攜帶火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)也可能非常昂貴。鋅電池是許多更具成本效益和潛在更安全的替代品之一，一項(xiàng)新的突破表明，螃蟹殼如何使其更具可持續(xù)性。

隨著我們?cè)絹?lái)越依賴可再生能源和電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，對(duì)能源存儲(chǔ)的需求預(yù)計(jì)只會(huì)增長(zhǎng)，盡管今天廣泛使用的鋰離子電池對(duì)我們很有幫助，但還有其他材料更有希望。開(kāi)采鋰很昂貴，并附帶環(huán)境成本，使用鋰的電池不太適合回收過(guò)程。

馬里蘭大學(xué)材料創(chuàng)新中心主任、論文主要作者胡梁冰表示，大量電池正在生產(chǎn)和消費(fèi)，這增加了環(huán)境問(wèn)題的可能性。例如，廣泛用于鋰離子電池的聚丙烯和聚碳酸酯分離器需要數(shù)百年或數(shù)千年才能降解并增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。

科學(xué)家正在探索許多久經(jīng)考驗(yàn)和值得信賴的鋰離子材料的可能替代品，鋅基電池是一種更安全、更具成本效益和對(duì)環(huán)境更友好的選擇。例如，我們看到科學(xué)家演示了這些電池的版本，這些電池具有高功率密度，并且可以像鉛酸鐵鋰電池一樣便宜地生產(chǎn)。

地殼中的鋅比鋰更豐富。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)良好的鋅電池更便宜、更安全。

然而，該領(lǐng)域的一個(gè)主要障礙是鋅基電池壽命短，科學(xué)家非常重視開(kāi)發(fā)可以可靠充電的版本。這可能涉及防止水損害的化學(xué)調(diào)整，或有助于在重復(fù)循環(huán)中保持效率的新電催化劑。該團(tuán)隊(duì)提出了另一個(gè)解決方案，可以解決可充電性問(wèn)題，同時(shí)使設(shè)備更具可持續(xù)性。

鋅電池在循環(huán)時(shí)在電解質(zhì)溶液中將離子在鋅陽(yáng)極和陰極之間來(lái)回移動(dòng)。鋰電池中傳統(tǒng)的電解質(zhì)溶液含有易燃和腐蝕性的化學(xué)品，但這項(xiàng)新研究的作者開(kāi)發(fā)了一種凝膠電解質(zhì)，用于與鋅陽(yáng)極一起使用，鋅陽(yáng)極由一種稱為殼聚糖的天然材料制成。

殼聚糖是甲殼素的衍生產(chǎn)品。“甲殼素有很多來(lái)源，包括真菌的細(xì)胞壁、甲殼類(lèi)動(dòng)物的外骨骼等。殼聚糖最豐富的來(lái)源是甲殼類(lèi)動(dòng)物的外骨骼，包括螃蟹、蝦和龍蝦，它們很容易從海鮮廢物中獲取。你可以在餐桌上找到它?！?/p>

在測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)展示了使用新電解質(zhì)的鋅電池表現(xiàn)令人印象深刻。它表現(xiàn)出“卓越的循環(huán)穩(wěn)定性”，在每平方厘米50毫安時(shí)的高電流密度下運(yùn)行時(shí)，在1000個(gè)循環(huán)中保持99.7%的效率。

由于其環(huán)保設(shè)計(jì)，大約三分之二的電池可以被微生物分解，而殼聚糖電解質(zhì)可以在五個(gè)月內(nèi)完全分解。然后，剩余的鋅可以回收。

未來(lái)，希望電池中的所有組件都是可生物降解的。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上。

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