不起眼的玉米可能是锂硫电池寿命问题的答案

这项研究有助于扩大锂硫电池在电动汽车、清洁能源存储系统等领域的应用。

玉米可能不像我们曾经想的那么普通。

玉米长期以来被视为主食和农村农业的基本原料，现在在尖端技术方面也显示出惊人的潜力。

华盛顿州立大学的研究人员发现了一种使用玉米蛋白来提高锂硫电池性能的方法。

这一突破有助于扩大这些高能量、轻质电池在电动汽车、可再生能源存储系统和其他应用中的应用。

锂硫电池比广泛使用的锂离子电池更轻，更可持续。然而，由于其寿命的挑战，它们的商业用途并没有受到限制。

事实证明，玉米蛋白可能有助于克服其中的一些障碍。

玉米隐藏的力量

研究人员发现，一种由玉米蛋白和一种常用塑料制成的保护屏障，显著提高了纽扣大小的锂硫电池的性能。这种玉米基隔膜帮助电池在500次循环中保持电量，与没有隔膜的电池相比，这是一个显著的进步。

“这项工作展示了一种简单有效的方法来制备功能性隔膜，以提高电池的性能，”该论文的通讯作者Katie Zhong在一份新闻稿中说。

锂硫电池被认为是锂离子电池的更好替代品，因为它们体积小，重量轻，并且能够包含更多的能量。此外，这些电池使用硫作为阴极，不仅便宜无毒，而且储量丰富。

另一方面，锂离子电池的阴极是由金属氧化物制成的，包括有毒的重金属，如钴或镍。

然而，锂硫电池也有其自身的局限性。一个主要的问题，被称为穿梭效应，当电池的硫部分泄漏到液体中并迁移到锂一侧时，会导致电池迅速失效。

此外，电池的锂侧经常会形成锂金属的尖刺，称为树突，这可能导致电短路。

为了解决这些问题，研究人员使用玉米蛋白作为电池中间隔板的保护罩。

“玉米蛋白是一种很好的电池材料，因为它丰富、天然、可持续，”该论文的通讯作者刘瑾（音译）说。

自然修复电池寿命

蛋白质的组成部分是氨基酸，它与电池材料发生反应，增强锂离子的运动，并有助于抑制穿梭效应。由于蛋白质是自然折叠的，研究人员添加了少量的柔性塑料使其变平，进一步提高了其在电池中的性能和稳定性。

“我们需要考虑的第一件事是如何打开蛋白质，这样我们就可以利用这些相互作用来操纵蛋白质，”刘说。

研究人员已经进行了数值研究和实验来验证电池的成功。他们现在正专注于进一步的研究，以了解这个过程是如何工作的，哪些特定的氨基酸相互作用是负责的，以及如何优化蛋白质结构以获得更好的性能。

“蛋白质是一个非常复杂的结构，”Katie Zhong说。“我们需要做进一步的模拟研究，以确定蛋白质结构中的哪些氨基酸最能解决关键的穿梭效应和树突问题。”

目前，研究人员并不打算与工业伙伴合作，研究更大的实验电池，并扩大生产规模。

这项研究由华盛顿州立大学机械与材料工程学院的研究生Ying Guo， Pedaballi Sireesha和Chenxu Wang领导，发表在《电源杂志》上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！