能源、电力

研制出无金属可回收的肽电池

来自德克萨斯A&M大学的一个多学科研究团队取得了突破性进展,这可能导致电池生产从钴电池转向锂离子电池。

德鲁·汤普森 2021年5月11日,
Courtesy: Texas A&M Engineering

目前的锂离子(锂离子)电池使用了大量的钴,在一些有充分记录的国际案例中,钴是在危险的工作环境中使用童工开采的。此外,只有非常小的比例的锂离子电池被回收,增加了钴和其他战略元素的需求。

一个多学科团队来自德州农工大学的研究人员已经取得了突破,可能会使电池生产不再使用钴。发表在五月号自然Jodie Lutkenhaus博士,艾士达涂料系统主席,Artie McFerrin化学工程系教授,Karen Wooley博士,化学系杰出教授,科学学院W.T. Doherty-Welch化学主席,概述他们对一种完全不含金属的新电池技术平台的研究。这种新的电池技术平台利用多肽有机自由基结构。

”远离锂和使用这些多肽,蛋白质成分,这真的让我们进入这个领域不仅避免开采贵金属的必要性,但开放机会可穿戴或可植入的电子设备供电,并容易回收的新电池,“伍力说。“它们(多肽电池)是可降解的,它们是可回收的,它们是无毒的,它们是更安全的。”

由氧化还原活性氨基酸大分子组成的全多肽有机自由基电池也解决了可循环利用的问题。卢肯豪斯表示,新电池平台的组件可以在酸性条件下按需降解,生成氨基酸、其他构件和降解产品——这是这项研究的主要突破之一。

无金属可回收多肽电池的图示。Courtesy: Texas A&M Engineering

无金属可回收多肽电池的图示。Courtesy: Texas A&M Engineering

卢肯豪斯补充说:“目前锂离子电池的最大问题是,它们没有达到我们未来电气化运输经济所需的回收程度。”“现在锂离子电池的回收率只有个位数。锂离子电池中有很有价值的材料,但回收起来非常困难,而且能耗很大。”

由氧化还原活性氨基酸大分子组成的无金属、全多肽有机自由基电池的开发标志着可持续、可回收电池的重大进展,这将减少对战略性金属的依赖。作为下一步,Wooley和Lutkenhaus已经开始与化学系助理教授Daniel Tabor博士合作,通过2020年德克萨斯A&M Triads for Transformation (T3)赠款,旨在利用机器学习来优化电池平台的材料和结构。

-编辑Chris Vavra,网页内容经理,控制工程、CFE Media and Technology、cvavra@cfemedia.com


Drew Thompson
作者简介:德鲁·汤普森,德克萨斯农工大学