据外媒报道，华盛顿州立大学（Washington State University）的研究人员展示了一种利用玉米蛋白提升锂硫电池性能的方法，这一发现有望扩大高能量、轻量化电池在电动汽车、可再生能源存储和其他应用领域的应用。

图片来源： 期刊《Journal of Power Sources》

与常用的锂离子电池相比，锂硫电池在能量相同的情况下重量更轻，也更环保，但由于技术障碍导致其使用寿命缩短，其商业化应用受到了限制。

华盛顿州立大学团队的这项研究发表在期刊《Journal of Power Sources》，表明由玉米蛋白制成的保护膜与常用塑料相结合，显著提升了纽扣大小的锂硫电池的性能。研究人员发现，这种电池的充电循环次数超过500次，相比没有使用玉米保护膜（即隔膜）的电池，有了显著的提升。“这项研究展示了一种简单有效的方法来制备功能性隔膜，从而提升电池性能，”机械与材料工程学院教授、论文通讯作者Katie Zhong说道。“结果非常出色。”

锂硫电池被认为是许多应用领域中锂离子电池的潜在替代品。理论上，它们的能量密度更高，因此可在汽车或飞机上实现比现有电池更小、更轻的电池。

此外，锂硫电池使用硫作为正极材料，硫资源丰富、价格低廉且无毒，比现有电池更环保。锂离子电池的正极由金属氧化物制成，含有钴或镍等有毒重金属。

然而，锂硫电池存在两个主要问题。首先，电池中的硫部分容易泄漏到电池的液体部分，并迁移到锂侧，导致电池很快停止工作。其次，电池的锂侧也经常会长出锂金属尖峰，即所谓的“枝晶”，这会导致短路。在概念验证工作中，研究人员使用玉米蛋白作为电池中间隔膜的覆盖层，以防止这两个问题的发生。

“玉米蛋白可以成为一种很好的电池材料，因为它储量丰富、天然且可持续，”机械与材料工程学院教授、该论文的通讯作者Jin Liu说道。

这种蛋白质的组成部分是氨基酸，氨基酸与电池材料发生反应，改善了锂离子的移动，并抑制了穿梭效应。由于蛋白质本身具有折叠的特性，研究人员添加了少量柔性塑料使其变得扁平，从而提高了其性能。

“我们首先需要考虑的是如何打开蛋白质，这样我们就可以利用这些相互作用来操控蛋白质，”Liu教授说道。

研究人员进行了数值研究和实验，以证明该电池的成功。他们正在进一步研究该过程的工作原理、哪些氨基酸相互作用可能是其原因，以及如何优化蛋白质结构。

“蛋白质的结构非常复杂，”Zhong教授说道，“我们需要进一步进行模拟研究，以确定蛋白质结构中哪些氨基酸能够最有效地解决关键的穿梭效应和树突问题。”

研究人员希望与行业伙伴合作，研究更大的实验电池，并扩大生产规模。