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天天热讯:研究人员用蟹壳制造“硬碳” 可成为钠离子电池阳极材料

来源：盖世汽车时间：2023-03-14 14:39:01

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吃过新鲜螃蟹腿或龙虾尾的人都能证明，要穿过它们坚硬的外壳有多么困难。不过，研究人员并没有将其扔掉，而是将此类外壳“升级循环”，制成了多孔、充满碳且用途广泛的材料。

蟹壳（图片来源：美国化学学会Omega刊）

据外媒报道，美国化学学会Omega刊报道有一个团队已经采用此种“螃蟹碳”制成了钠离子电池的阳极材料，而此种电池正是锂离子电池的一个有力竞争者。

近年来，锂离子电池已经无处不在，为手机、汽车甚至电动牙刷提供动力。不过，因为全球的金属锂数量有限，一些研究人员转为研究锂的“化学表亲”。此前，已经有研究人员采用蟹壳中的几丁质制造了一种可生物降解的锌离子电池。不过，此类螃蟹废料也可转化成“硬碳”，一种可用于钠离子电池的阳极材料。

虽然钠离子在化学性质上与锂类似，不过钠离子更大，因此与锂离子电池的阳极（通常由石磨制成）并不兼容。但硬碳与金属半导体材料（如过渡金属二卤属化合物TMD）相结合时，该材料就可以成为一种电池阳极。因此，研究人员想要探索两种不同的TMD——硫化锡与硫化铁，如何与用螃蟹壳制成的硬碳结合，才能制成可用的钠离子电池阳极。

为了制造“螃蟹碳”，研究人员先将蟹壳加热至逾1000华氏度，然后将该碳加入到硫化锡（SnS2）或硫化铁（FeS2）溶液中，再将其进行干燥处理制成阳极。螃蟹碳的多孔、纤维结构提供了一个很大的表面积，可提升材料的导电性以及有效传输离子的能力。

当将该阳极放入模型电池中进行测试时，研究团队发现这两种复合材料都有很高的容量，可以持续至少200次充放电循环。研究人员表示，该研究能够为升级循环其他废料提供一个途径，有助于研发更具有可持续性的电池技术。

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