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新研究用玉米蛋白提升锂硫电池性能
2025-04-25 来源：新华网 点击量：133
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。
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。
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