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EnSM：為長壽命鋰金屬負(fù)極定制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

由于鋰（Li）枝晶的不可控生長，可充鋰金屬電池（LMB）面臨著安全性和壽命短的問題。富含多種極性基團(tuán)的天然生物分子可能具有高親鋰性，顯示出抑制枝晶生長的潛力。然而，除了化學(xué)成分外，它們與自然界的結(jié)構(gòu)差異對其功能也產(chǎn)生了顯著的影響，這一點(diǎn)目前還沒有研究。

美國華盛頓州立大學(xué)Wei-Hong Zhong、北京化工大學(xué)Jin Liu等人通過實(shí)驗(yàn)和分子模擬，發(fā)現(xiàn)了一種消除鋰枝晶的天然材料，即玉米醇溶蛋白（Zein），并通過調(diào)整其結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)長壽命鋰負(fù)極，成功地增強(qiáng)了其枝晶抑制能力。

通過使用強(qiáng)力變性劑將緊密的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)徹底展開和打開得到了一種“強(qiáng)消除配置”（SRC-Zein）。與折疊的蛋白質(zhì)相比，通過SRC-Zein對隔膜進(jìn)行改性可更有效地抑制鋰枝晶，并且產(chǎn)生更出色的電解液潤濕性、更高的離子電導(dǎo)率 (2.0 mS/cm) 和更高的Li⁺轉(zhuǎn)移數(shù) (0.68)。這些重要的特性在均勻離子沉積和抑制鋰枝晶的成核/生長方面發(fā)揮協(xié)同作用。

結(jié)果，對稱Li/Li電池在2 mA/cm²下表現(xiàn)出超過1400小時(shí)的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。此外，采用SRC-Zein改性隔膜的半電池在容量、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能方面表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)。

圖1 調(diào)整蛋白質(zhì)構(gòu)型以抑制鋰枝晶

圖2 沉積狀態(tài)下循環(huán)銅電極的形態(tài)研究

Natural “Relief” for Lithium Dendrites: Tailoring Protein Configurations for Long-life Lithium Metal Anodes. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.010

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/02/5d6379c06d/

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