El 'carbono de cangrejo' puede ayudar con las baterías del futuro

Caparazones de cangrejo reciclados en materiales porosos llenos de carbono pueden ser útiles para fabricar ánodos para baterias de iones de sodio, un competidor prometedor de las químicas de iones de litio.

Las baterías de iones de litio se han vuelto omnipresentes en los últimos años, alimentando teléfonos, automóviles e incluso cepillos de dientes. Pero debido a que la cantidad de litio metálico en el mundo es limitada, algunos investigadores han centrado su atención en sus "primos químicos". Previamente, los investigadores crearon una batería de iones de zinc biodegradable utilizando la quitina de los caparazones de los cangrejos. Pero estos desechos podrían convertirse alternativamente en "carbono duro", un material que se ha explorado como un posible ánodo para baterías de iones de sodio.

Aunque químicamente similares al litio, los iones de sodio son más grandes y, por lo tanto, incompatibles con el ánodo de una batería de iones de litio, que generalmente está hecho de grafito. Cuando el carbono duro se combina con materiales semiconductores metálicos, como los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), el material puede convertirse en un ánodo de batería factible.

Entonces, un equipo liderado por Yun Chen, de la Shandong Academy of Medical Sciences, querían explorar cómo dos TMD diferentes, sulfuro de estaño y sulfuro de hierro, podrían combinarse con carbono duro hecho de caparazones de cangrejo para hacer un ánodo de batería de iones de sodio viable. Publican resultados en la revista ACS Omega.

Para hacer su 'carbono de cangrejo', los investigadores calentaron caparazones de cangrejo a temperaturas superiores a 537 grados Celsius. Luego agregaron el carbón a una solución de sulfuro de estaño (SnS2) o sulfuro de hierro (FeS2), luego los secaron para formar ánodos. La estructura fibrosa y porosa del carbón de cangrejo proporcionó una gran superficie, lo que mejoró la conductividad del material y la capacidad de transportar iones de manera eficiente.

Cuando se probó en una batería modelo, el equipo descubrió que ambos compuestos tenían buenas capacidades y podían durar al menos 200 ciclos. Los investigadores dicen que este trabajo podría proporcionar una ruta para reciclar otros desechos y ayudar a desarrollar tecnologías de baterías más sostenibles.