Les carapaces de crabe pourraient aider à alimenter la prochaine génération de piles rechargeables

Quiconque a déjà dégusté des pattes de crabe ou des queues de homard fraîches peut témoigner de la difficulté à traverser leurs carapaces dures. Mais au lieu de simplement les jeter, les chercheurs « recyclent » ces coques en matériaux poreux remplis de carbone avec une grande variété d’utilisations. Maintenant, une équipe rapportant à ACS Oméga a utilisé ce «crabe de carbone» pour créer des matériaux d’anode pour les batteries sodium-ion – un concurrent prometteur des chimies lithium-ion.

Les batteries lithium-ion sont devenues omniprésentes ces dernières années, alimentant les téléphones, les voitures et même les brosses à dents. Mais parce que la quantité de lithium métal dans le monde est limitée, certains chercheurs se sont plutôt tournés vers ses “cousins ​​chimiques”. Auparavant, les chercheurs avaient créé une batterie zinc-ion biodégradable en utilisant la chitine contenue dans les carapaces de crabe. Mais ces déchets pourraient également être transformés en “carbone dur”, un matériau qui a été exploré comme anode possible pour les batteries sodium-ion.

Bien que chimiquement similaires au lithium, les ions sodium sont plus gros et donc incompatibles avec l’anode d’une batterie lithium-ion, qui est généralement en graphite. Lorsque le carbone dur est combiné avec des matériaux semi-conducteurs métalliques, tels que les dichalcogénures de métaux de transition (TMD), le matériau peut devenir une anode de batterie réalisable. Ainsi, Yun Chen, Yue Zhao, Hongbin Liu et Tingli Ma ont voulu explorer comment deux TMD différents – le sulfure d’étain et le sulfure de fer – pourraient être combinés avec du carbone dur fabriqué à partir de carapaces de crabe pour créer une anode de batterie sodium-ion viable.

Pour fabriquer leur « carbone de crabe », les chercheurs ont chauffé les coquilles de crabe à des températures dépassant 1000 F. Ils ont ensuite ajouté le carbone à une solution de sulfure d’étain (SnS₂) ou sulfure de fer (FeS₂), puis séchées pour former des anodes. La structure poreuse et fibreuse du charbon de crabe a fourni une grande surface, ce qui a amélioré la conductivité du matériau et sa capacité à transporter efficacement les ions.

Lorsqu’ils ont été testés dans une batterie modèle, l’équipe a découvert que les deux composites avaient de bonnes capacités et pouvaient durer au moins 200 cycles. Les chercheurs affirment que ce travail pourrait fournir une voie pour recycler d’autres déchets et aider à développer des technologies de batterie plus durables.