华人小哥用蟹壳做电池，5个月内就能完全降解，循环利用千余次后能效仍高达9

螃蟹不仅可以吃，它的壳还可以做电池，而且可以生物降解。

这是中国弟弟胡的最新研究成果，他在《自然》和《科学》杂志上发表了9篇文章。

在传统的锂离子电池中，聚丙烯和聚碳酸酯隔膜需要几十万年才能降解。但众所周知，蟹壳是适当的可生物降解材料，当电池用就不用担心环保问题了。

蟹壳是怎么做成电池的？很多朋友还是很迷茫。那我们来看看。

蟹壳中的壳聚糖用作电解质。

作为电池的蟹壳，严格来说是用蟹壳中的壳聚糖制备的致密的壳聚糖-锌凝胶电解液。在这种电池中，壳聚糖、致密化和凝胶电解质是核心。

先说壳聚糖。它是一种可生物降解的聚合物，主要来源于甲壳类动物外壳中的甲壳素。从微观上看，是由甲壳素(又称甲壳质或甲壳素)聚合而成。下图显示了它的化学结构。

可以看出，壳聚糖中含有丰富的羟基和胺基，可以与水形成氢键，从而大大降低了后续电解液中游离水的含量，更有利于凝胶的形成。

先说凝胶电解质，一般用高分子材料制备，壳聚糖是一种有机高分子。与传统的隔膜电解液相比，凝胶态使电解液具有良好的离子导电性，可以保证电化学反应顺利进行。

而且凝胶电解质本身具有一定的柔性，可以使其在构建柔性储能器件方面更具优势。综上所述，凝胶电解质的化学和结构可调性使其在多功能器件的制备中更具潜力。因此，使用凝胶电解质电池是未来的一大趋势。

解释完壳聚糖和凝胶电解质，锌离子如何与壳聚糖形成凝胶电解质？此时羟基和胺基会发挥作用，壳聚糖的羟基和胺基会在氢氧化钠溶液中与锌离子配位形成壳聚糖-锌膜。

要使其凝胶化，就要使其致密化，也就是俗称的脱水。如果壳聚糖锌膜没有致密化和脱水，其中的水分会导致锌不受控制的沉积，形成苔藓状的枝晶，这往往不是理想的沉积状态。

致密化后，锌不仅能在负极上形成理想的沉积状态，还能将电解液限制在纳米微孔内，实现高离子电导率。

致密化后，制备了壳聚糖-锌凝胶电解质。由壳聚糖制成的新型电池可以在5个月内完全降解，这意味着整个电池的约2/3是环保的，只剩下未降解的锌金属。

而且不用担心，未降解的锌金属是可以回收的，地壳中锌的含量比一般电池使用的锂更丰富。成熟的锌电池会更成熟，更安全。用蟹壳做电池，不仅环保，性能也很好。

话不多说，直接上数据。经过1000多次循环后，电池的能量效率仍然高达99.7%，这表明致密化壳聚糖-锌电解质的锌阳极具有优异的可逆性。

环保+高能效，双buff叠加。今后，螃蟹等带壳海产品的价格将会上涨。

作者简介

论文通讯作者为胡·，四年内连续发表9篇《自然》和《科学》杂志，有四个封面，三篇《科学》，一篇《自然》。

胡毕业于中国科学技术大学，主要从事木质纤维基纳米纤维和纳米晶体的研究。

值得一提的是，胡曾被外界称为“木中之王”。通过一种特殊的技术，他利用细胞壁工程将硬木板材塑造成多功能的3D结构，大大提高了木材的强度。

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