一項(xiàng)新研究顯示，玉米蛋白可用于提高鋰硫電池性能，這一發(fā)現(xiàn)有望推動高能量、重量輕的鋰硫電池在電動汽車、可再生能源儲能等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
鋰硫電池被視為鋰離子電池的潛在替代方案，理論上可以存儲更多能量，應(yīng)用于汽車或飛機(jī)時可大幅減小電池體積和重量。此外，鋰硫電池的陰極材料是豐富、廉價且無毒的硫元素，相較于含有毒重金屬(如鈷或鎳)的金屬氧化物陰極，更具環(huán)保優(yōu)勢。
然而，鋰硫電池面臨兩個主要問題：一是“穿梭效應(yīng)”，即電池中的硫會滲透至液態(tài)電解質(zhì)并遷移至鋰端，導(dǎo)致電池迅速失效;二是鋰電極上會生長出金屬鋰枝晶，可能引發(fā)短路。這使其商業(yè)化應(yīng)用受限。
美國華盛頓州立大學(xué)的研究人員近期在《電源雜志》期刊上發(fā)表論文說，他們將玉米蛋白與常用塑料材料結(jié)合制成一種保護(hù)性隔膜，顯著提升了紐扣型鋰硫電池的性能。
研究人員稱，玉米蛋白是非常理想的電池材料，因?yàn)樗哂袃α控S富、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。玉米蛋白由氨基酸構(gòu)成，這些氨基酸與電池材料發(fā)生反應(yīng)，改善了鋰離子的遷移能力，并抑制了穿梭效應(yīng)。由于蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)是折疊的，通過加入少量柔性塑料使其展開，從而增強(qiáng)其性能。研究發(fā)現(xiàn)，這種電池在500個充放電周期后仍能保持電量，性能明顯優(yōu)于沒有使用玉米蛋白隔膜的電池。
研究人員通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了電池的運(yùn)行效果。目前他們正進(jìn)一步研究該過程的作用機(jī)理，探究哪些氨基酸起到關(guān)鍵作用，以及如何優(yōu)化蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)希望與產(chǎn)業(yè)界合作，開展更大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)性電池研究，推動該工藝的產(chǎn)業(yè)化。
