Исследователи из Университета штата Вашингтон обнаружили потенциал кукурузы в передовых технологиях. Кукурузный белок может быть использован для улучшения производительности литий-серных аккумуляторов. Этот научный прорыв открывает новые перспективы для применения лёгких и экологичных литий-серных аккумуляторов в различных областях, включая электромобили и системы хранения возобновляемой энергии. Литий-серные аккумуляторы имеют преимущество перед литий-ионными аккумуляторами, но их широкое использование ограничено из-за проблем с долговечностью.
Изготовленный из кукурузного белка в сочетании с пластиком защитный барьер оказался эффективным улучшением для литий-серных аккумуляторов размером с кнопку. Исследователи обнаружили, что этот сепаратор на основе кукурузы способствует сохранению заряда аккумулятора на протяжении 500 циклов, что является значительным преимуществом по сравнению с аккумуляторами без данного барьера. В пресс-релизе соавтор статьи, Кэти Чжун, отметила простой и эффективный подход к созданию функционального сепаратора для увеличения производительности аккумулятора.
Литий-ионные аккумуляторы с тяжёлыми металлами в катоде считаются менее безопасными и менее эффективными, чем литий-серные аккумуляторы, которые используют серу в качестве катода. Сера, будучи доступной и недорогой, позволяет литий-серным аккумуляторам накапливать больше энергии и быть более лёгкими.
Однако, у литий-серных аккумуляторов есть недостатки, включая эффект челнока, который возникает при перемещении серной части на литиевую сторону и приводит к быстрому выходу из строя аккумулятора.
Исследователи применили кукурузный белок для защиты сепаратора в аккумуляторе, находящегося в центре, чтобы решить проблемы с образованием дендритов из металлического лития на литиевой стороне, что может вызвать короткое замыкание.
Автор статьи, Джин Лю, отметил, что кукурузный белок представляет собой перспективный материал для аккумуляторов из-за своей изобилия, натуральности и экологической безопасности.
Благодаря аминокислотам, которые являются основными строительными блоками белка, улучшается движение ионов лития в аккумуляторе, а также подавляется эффект «челнока».
Исследователи, сосредоточившись на дальнейших исследованиях, стремятся понять процесс воздействия аминокислот на структуру белка и оптимизировать его для повышения производительности. Лю отметил необходимость открыть белок для управления им в рамках взаимодействий. Добавление гибкого пластика в белок улучшило его характеристики и стабильность в аккумуляторе, что было подтверждено численными исследованиями и экспериментами, проведенными исследователями.
Чжун отметил, что белковая структура представляет собой сложную систему. Он подчеркнул необходимость дополнительных симуляционных исследований для выявления наилучших аминокислот, способных решить проблему критического эффекта челнока и дендритов.