品嘗過新鮮蟹腿的人都知道，蟹殼到底有多么堅(jiān)硬。但山東第一醫(yī)科大學(xué)和日本九州工業(yè)大學(xué)研究人員不是簡單地把它們?nèi)拥?，而是將這些殼“升級”成具有廣泛用途的多孔、碳填充材料。他們在最新一期《ACS Omega》雜志上發(fā)表報(bào)告稱，利用這種“蟹碳”制造了鈉離子電池的陽極材料，這將是鋰電子化學(xué)的一個極具競爭力的對手。

近年來，鋰離子電池在大多數(shù)日常移動設(shè)備中無處不在，為手機(jī)、汽車甚至牙刷提供動力。但由于世界上鋰金屬的數(shù)量有限，一些研究人員將注意力轉(zhuǎn)向了它的“化學(xué)表親”。

此前，研究人員利用蟹殼中的甲殼素制造了一種可生物降解的鋅離子電池。但這些被廢棄的殼也可轉(zhuǎn)化為“硬碳”，這種材料已被探索用作鈉離子電池的可能的陽極。當(dāng)硬碳與過渡金屬二硫化物(TMD)等金屬半導(dǎo)體材料結(jié)合時，該材料可用作電池陽極。

雖然鈉離子在化學(xué)上類似于鋰，但鈉離子更大，與鋰離子電池的陽極不兼容。研究人員探索了如何將兩種不同的TMD——硫化錫和硫化鐵與蟹殼制成的硬碳結(jié)合起來，制成可行的鈉離子電池陽極。

為了制造“蟹碳”，研究人員將蟹殼加熱到540℃以上，將碳加入硫化錫或硫化鐵的溶液中，然后將它們干燥以形成陽極。“蟹碳”的多孔纖維結(jié)構(gòu)提供了較大的表面積，增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性和高效傳輸離子的能力。

當(dāng)在模型電池中進(jìn)行測試時，研究小組發(fā)現(xiàn)這兩種復(fù)合材料都具有良好的容量，可持續(xù)至少200次循環(huán)。