Krabbenschalen könnten die nächste Generation von wiederaufladbaren Batterien antreiben
Diese Arbeit könnte zur Entwicklung nachhaltigerer Batterietechnologien beitragen
Jeder, der schon einmal frische Krabbenbeine oder Hummerschwänze genossen hat, kann bestätigen, wie schwierig es ist, durch ihre zähen Schalen zu kommen. Doch anstatt sie einfach wegzuwerfen, "upcyclen" Forscher diese Schalen zu porösen, kohlenstoffgefüllten Materialien mit einer Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten. Jetzt hat ein Team, das in ACS Omega berichtet, diesen "Krabbenkohlenstoff" verwendet, um Anodenmaterialien für Natrium-Ionen-Batterien herzustellen - ein aufstrebender Konkurrent der Lithium-Ionen-Chemie.
Krabbenschalen könnten zur Herstellung neuer Batteriematerialien "upgecycelt" werden (Symbolbild).
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Lithium-Ionen-Batterien sind in den letzten Jahren allgegenwärtig geworden und treiben Telefone, Autos und sogar Zahnbürsten an. Da die Menge an Lithiummetall auf der Welt jedoch begrenzt ist, haben einige Forscher ihre Aufmerksamkeit stattdessen auf seine "chemischen Vettern" gerichtet. In der Vergangenheit haben Forscher eine biologisch abbaubare Zink-Ionen-Batterie aus dem Chitin von Krabbenschalen hergestellt. Diese Abfälle könnten aber auch in "harten Kohlenstoff" umgewandelt werden, ein Material, das als mögliche Anode für Natrium-Ionen-Batterien erforscht wurde. Obwohl die Natriumionen chemisch ähnlich wie Lithium sind, sind sie größer und daher mit der Anode einer Lithium-Ionen-Batterie, die normalerweise aus Graphit besteht, nicht kompatibel. Wenn Hartkohlenstoff mit metallischen Halbleitermaterialien wie den Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMD) kombiniert wird, kann das Material zu einer brauchbaren Batterieanode werden. Yun Chen, Yue Zhao, Hongbin Liu und Tingli Ma wollten daher erforschen, wie zwei verschiedene TMDs - Zinnsulfid und Eisensulfid - mit hartem Kohlenstoff aus Krabbenschalen kombiniert werden können, um eine brauchbare Natrium-Ionen-Batterieanode herzustellen.
Um ihren "Krabbenkohlenstoff" herzustellen, erhitzten die Forscher Krabbenschalen auf Temperaturen von über 1000 F. Dann fügten sie den Kohlenstoff einer Lösung von entweder Zinnsulfid (SnS2) oder Eisensulfid (FeS2) hinzu und trockneten sie, um Anoden zu bilden. Die poröse, faserige Struktur des Krebskohlenstoffs sorgte für eine große Oberfläche, was die Leitfähigkeit des Materials und die Fähigkeit, Ionen effizient zu transportieren, verbesserte. Bei Tests in einer Modellbatterie stellte das Team fest, dass beide Verbundstoffe eine gute Kapazität hatten und mindestens 200 Zyklen lang halten konnten. Nach Ansicht der Forscher könnte diese Arbeit einen Weg zur Wiederverwertung anderer Abfälle eröffnen und zur Entwicklung nachhaltigerer Batterietechnologien beitragen.
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