全部最新消息

(新知分享)新能源材料-用蟹殼製作鋅離子電池


 天然廢料竟能成電池!未來可做電動車使用首選 

電動車最重要了核心零件之一就是電池,而且有許多車廠都表示電動車價格之所以沒辦法往下的主因就是電池太過昂貴。隨著金屬鋰的價格持續飆升,鋰電池的成本也一直居高不下,導致電動車款的新車平均價格沒辦法向下修正,即拖延電動車的未來發展性。未來能源的發展,傾向於更加環保且開採成本低為主,這樣的材料不僅對於製造成本有大的幫助,同時也可以讓環境更加美好。

2022年9月,美國馬里蘭大學材料研發中心主任 Liangbing Hu 投稿的文章中,提及一材料將被視為未來極有機會取代鋰電池的替代品,有別於傳統鋰離子電池易燃且帶有腐蝕性的液態電解質。此材料竟然是以海鮮廢料所製成,從甲殼類動物的外骨骼當中所取出的殼聚醣,製作鋅離子電池的陽極。


 

圖 / 未來汽車發展 - 綠色能源電動車

圖 / 源於自然

 鋰離子電池的現況 
為了減少全球款暖化,各家車廠早已投入相當的資源在電動車的研發與製造。然而,電動車雖然不像燃油車一樣會排放溫室氣體,但是電池製造生產過程對環境所造成的負擔,卻一直是各界爭辯已久的問題。鋰電池內部所使用的聚丙烯、聚碳酸酯隔膜,需要花費數百甚至是數千年才能自然分解。此外,勞工人權的議題也同樣受到多方的關注。例如鋰電池內部使用的元素「鈷」,其開採過程不僅造成環境的汙染,勞動力剝削與壓迫等問題,更有待積極地應對。有鑑於此,各界都在想方設法,思考未來是否有其他可以取代鋰電池替代品。

圖 / 鋰離子電池

鋰離子電池是一種可重複充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池使用一個嵌入的鋰化合物作為一個電極材料。


 
 
 殼聚糖-鋅離子電池的優勢 
 取自天然海洋廢棄物,材料來源穩定且具成本優勢 
殼聚糖是甲殼素的衍生產品,可從真菌細胞壁、甲殼類動物的外骨骼和魷魚骨獲得甲殼素,甲殼素更常見於蝦、蟹等海鮮動物的殼,可以說是食用海鮮中的廢棄物,基本上不用擔心材料來源且成本更具優勢。

 效能表現優異,充放電循環穩定 

Liangbing Hu團隊測試,搭配新電解質的鋅離子電池表現良好,除了可以防止晶枝生長,在 50 mAh/cm 高電流密度下,1,000 次充放電循環仍可維持 99.7% 效率。

 符合生態循環經濟,殼聚醣可完全分解,減輕環境負擔 
Liangbing Hu團隊設計的環保電池,三分之二的電池皆被微生物分解,而殼聚醣電解質更可以在五個月內被完全分解,之後就能回收剩下來的鋅元素。


 
 為所愛的地球 再盡一份心力 
地球只有一個,只有做好永續環保,低碳生活,才有未來的可能。根據 2015 年《Nature》期刊刊登的研究,全球每年製造的海鮮甲殼廢棄物高達 600 至 800 萬噸,除了衍生每噸約 100 美元的廢棄物處理費之外,這一些廢棄物不論是丟進海裡或送到掩埋場,處理過程都會間接產生有害的溫室氣體;因此,若賦予這一些甲殼廢棄物新的用途,將有助於減少環境的負擔,對於人類生活才有更多的保障。

圖 / 綠能發電比用愛發電實際多了

圖 / 綠能是使用能源的唯一方向

圖 / 綠色低碳足跡