新研究用玉米蛋白提升锂硫电池性能
新华社北京4月25日电 一项新研究显示,玉米蛋白可用于提高锂硫电池性能,这一发现有望推动高能量、重量轻的锂硫电池在电动汽车、可再生能源储能等领域的广泛应用。
锂硫电池被视为锂离子电池的潜在替代方案,理论上可以存储更多能量,应用于汽车或飞机时可大幅减小电池体积和重量。此外,锂硫电池的阴极材料是丰富、廉价且无毒的硫元素,相较于含有毒重金属(如钴或镍)的金属氧化物阴极,更具环保优势。
然而,锂硫电池面临两个主要问题:一是“穿梭效应”,即电池中的硫会渗透至液态电解质并迁移至锂端,导致电池迅速失效;二是锂电极上会生长出金属锂枝晶,可能引发短路。这使其商业化应用受限。
美国华盛顿州立大学的研究人员近期在《电源杂志》期刊上发表论文说,他们将玉米蛋白与常用塑料材料结合制成一种保护性隔膜,显著提升了纽扣型锂硫电池的性能。
研究人员称,玉米蛋白是非常理想的电池材料,因为它具有储量丰富、可持续等优点。玉米蛋白由氨基酸构成,这些氨基酸与电池材料发生反应,改善了锂离子的迁移能力,并抑制了穿梭效应。由于蛋白质天然结构是折叠的,通过加入少量柔性塑料使其展开,从而增强其性能。研究发现,这种电池在500个充放电周期后仍能保持电量,性能明显优于没有使用玉米蛋白隔膜的电池。
研究人员通过数值模拟和实验研究,验证了电池的运行效果。目前他们正进一步研究该过程的作用机理,探究哪些氨基酸起到关键作用,以及如何优化蛋白质结构。研究团队希望与产业界合作,开展更大规模的实验性电池研究,推动该工艺的产业化。
来源丨新华社
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