吃過(guò)新鮮螃蟹腿或龍蝦尾的人都能證明，要穿過(guò)它們堅(jiān)硬的外殼有多么困難。不過(guò)，研究人員并沒(méi)有將其扔掉，而是將此類外殼“升級(jí)循環(huán)”，制成了多孔、充滿碳且用途廣泛的材料。

蟹殼(圖片來(lái)源：美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)Omega刊)

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)Omega刊報(bào)道有一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)采用此種“螃蟹碳”制成了鈉離子電池的陽(yáng)極材料，而此種電池正是鋰離子電池的一個(gè)有力競(jìng)爭(zhēng)者。

近年來(lái)，鋰離子電池已經(jīng)無(wú)處不在，為手機(jī)、汽車(chē)甚至電動(dòng)牙刷提供動(dòng)力。不過(guò)，因?yàn)槿虻慕饘黉嚁?shù)量有限，一些研究人員轉(zhuǎn)為研究鋰的“化學(xué)表親”。此前，已經(jīng)有研究人員采用蟹殼中的幾丁質(zhì)制造了一種可生物降解的鋅離子電池。不過(guò)，此類螃蟹廢料也可轉(zhuǎn)化成“硬碳”，一種可用于鈉離子電池的陽(yáng)極材料。

雖然鈉離子在化學(xué)性質(zhì)上與鋰類似，不過(guò)鈉離子更大，因此與鋰離子電池的陽(yáng)極(通常由石磨制成)并不兼容。但硬碳與金屬半導(dǎo)體材料(如過(guò)渡金屬二鹵屬化合物TMD)相結(jié)合時(shí)，該材料就可以成為一種電池陽(yáng)極。因此，研究人員想要探索兩種不同的TMD——硫化錫與硫化鐵，如何與用螃蟹殼制成的硬碳結(jié)合，才能制成可用的鈉離子電池陽(yáng)極。

為了制造“螃蟹碳”，研究人員先將蟹殼加熱至逾1000華氏度，然后將該碳加入到硫化錫(SnS2)或硫化鐵(FeS2)溶液中，再將其進(jìn)行干燥處理制成陽(yáng)極。螃蟹碳的多孔、纖維結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)很大的表面積，可提升材料的導(dǎo)電性以及有效傳輸離子的能力。

當(dāng)將該陽(yáng)極放入模型電池中進(jìn)行測(cè)試時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這兩種復(fù)合材料都有很高的容量，可以持續(xù)至少200次充放電循環(huán)。研究人員表示，該研究能夠?yàn)樯?jí)循環(huán)其他廢料提供一個(gè)途徑，有助于研發(fā)更具有可持續(xù)性的電池技術(shù)。