发霉的面包要扔掉?不!它能帮助合成锂离子电池

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你可能不知道,躲在厨房隐蔽角落的发霉面包,竟能帮助合成锂离子电池材料。

英国敦提大学(the University of Dundee)的研究团队日前在学术期刊《当代生物学》(Current Biology)上发布了一项研究成果,使用发霉面包上的绿色真菌(学名粗糙脉孢菌),通过生物矿化过程将金属锰和铁固定,然后在300℃的高温下炭化,得到了能制造锂离子电池和电容器的电极材料。这项研究首次将真菌生物矿化过程应用在制造电极材料上。

霉面包制成锂电池:充放200次仍有90%容量

发霉面包上的真菌,学名粗糙脉孢菌。

约在90年前,发霉的面包是上世纪最重要的医学发现之一的核心所在。1928年,英国细菌学家亚历山大·弗莱明发现发霉面包上真菌的某种分泌物具有抑菌作用,这一抑菌物质后被称为青霉素,即世界上首种抗生素。

一直以来,敦提大学的科研团队都致力于如何将真菌作为生物学研究中常用的一种模式生物的研究。此前的实验成果就证明了真菌具备神奇的转化功能,它通过生物矿化过程将有毒的铅和铀转化成了更加稳定的材料。

霉面包制成锂电池:充放200次仍有90%容量

生物矿化过程产生的碳化真菌的锰氧化物是制造锂离子电池和电容器的理想材料。

该科研团队将粗糙脉孢菌与一定量的氯化锰和其它一些物质混合进行实验。经过一段时间后,他们发现真菌菌丝体表面覆盖着大量的碳酸锰。然后,把形成的混合物在300℃热处理,得到了含有氧化锰的碳材料。

“我们对这一碳化真菌混合物在超级电容器和锂离子电池中的电化学性能进行测试,结果表明它具备非常优良的电化学性质。”领导该项研究的Geoffrey Gadd教授说。该材料表现出良好的循环稳定性,相比于锂离子电池中的其它锰氧化物,该材料在经过200次的充放电循环后,仍能保持90%以上的的电池容量。

霉面包制成锂电池:充放200次仍有90%容量

其他旨在提高锂离子电池和超级电容器性能的研究则专注于使用替代材料,比如碳纳米管和其他锰氧化物。但是敦提大学的研究员们却通过使用真菌开辟了一条更加可持续的电极生产道路。“真菌生物矿化在生物材料合成方面有巨大的应用潜力,因此也为制作可持续的电化学材料提供了一种新型生物技术的思路。”Gadd教授说。

Gadd教授表示,该团队将继续探究真菌在生产其他有价值的金属碳化物方面的应用。除此之外,他还认为这一方法也能够应用于回收其他化合物中的稀有元素。

热处理释放了碳酸锰的电化学属性,可用于制造储能材料。

霉面包制成锂电池:充放200次仍有90%容量

新华社消息称,中国科研人员也参与了该项研究。

长期从事电池研究的东南大学化学教授雷立旭在接受界面新闻记者电话采访时表示,决定电池性能的不光是循环稳定性,还涉及到多项指标的考量,如放电容量具体数据、电池电压等。“这项研究,我认为学术价值要大于实用价值。”雷立旭表示,该项研究的化学反应速度太慢,时间成本太高,距实现产业化还有相当一段距离。

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