我國科學(xué)家研制出新型電池用霉菌孢子碳存儲(chǔ)能源

浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院夏新輝研究員團(tuán)隊(duì)研制出首例基于霉菌孢子碳技術(shù)的高能量密度鋰硫電池，他們將廢棄果蔬發(fā)酵的霉菌孢子碳作為儲(chǔ)能材料引入能源領(lǐng)域，獲得高能量密度電池，其比容量較市場(chǎng)上最好電池高3倍，未來有望解決電動(dòng)汽車長途行駛的續(xù)航能力問題，此外還在成本、使用壽命等方面有諸多優(yōu)勢(shì)。該成果近日被世界頂級(jí)材料期刊《先進(jìn)材料》報(bào)道。

“鋰硫電池是一種新型的高能量密度電池，它以硫作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極，其理論容量遠(yuǎn)超過目前商用的鋰電池。”夏新輝介紹，硫元素容量密度高、能量足，被看好為下一代電池材料。然而，單獨(dú)的硫元素存在一個(gè)致命弊端，就是硫本身絕緣，且反應(yīng)的中間產(chǎn)物會(huì)溶于電解液中造成損失。

長久以來，科學(xué)界就一直在為硫?qū)ふ乙粋€(gè)宿主，固定住硫元素，夏新輝團(tuán)隊(duì)的研究也由此開始。出于好奇，他們用兩個(gè)爛橙子做了一次實(shí)驗(yàn)，偶然間打開了研究方向?？蒲腥藛T首先將霉菌通過發(fā)酵培養(yǎng)，然后利用鎳的造孔能力將其結(jié)構(gòu)優(yōu)化，再經(jīng)高溫碳化后，制備出了一種全新的霉菌孢子碳/納米磷化鎳復(fù)合材料。之后就是與硫元素的融合，在155攝氏度的溫度下，讓硫熔融，以熔融態(tài)的方式與碳材料混合，攜帶的硫就進(jìn)入了宿主。

研究結(jié)果表明，這種全新的霉菌孢子碳/納米磷化鎳得益于自身的高孔隙度、高導(dǎo)電性、大比表面積和多儲(chǔ)硫位點(diǎn)，并且可以對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行物理/化學(xué)的雙重吸附，能極大地改善電池性能。不僅如此，若能將廢棄糧食果蔬重新發(fā)酵利用，用于制備霉菌孢子碳材料，還可實(shí)現(xiàn)廢物利用、產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。