浙江大學材料科學與工程學院夏新輝研究員團隊研製出首例基於黴菌孢子碳技術的高能量密度鋰硫電池, 他們將廢棄果蔬發酵的黴菌孢子碳作為儲能材料引入能源領域, 獲得高能量密度電池, 其比容量較市場上最好電池高3倍, 未來有望解決電動汽車長途行駛的續航能力問題, 此外還在成本, 使用壽命等方面有諸多優勢. 該成果近日被世界頂級材料期刊《先進材料》報道.
'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, 金屬鋰作為負極, 其理論容量遠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, 單獨的硫元素存在一個致命弊端, 就是硫本身絕緣, 且反應的中間產物會溶於電解液中造成損失.
長久以來, 科學界就一直在為硫尋找一個宿主, 固定住硫元素, 夏新輝團隊的研究也由此開始. 出於好奇, 他們用兩個爛橙子做了一次實驗, 偶然間開啟了研究方向. 科研人員首先將黴菌通過發酵培養, 然後利用鎳的造孔能力將其結構優化, 再經高溫碳化後, 製備出了一種全新的黴菌孢子碳/納米磷化鎳複合材料. 之後就是與硫元素的融合, 在155攝氏度的溫度下, 讓硫熔融, 以熔融態的方式與碳材料混合, 攜帶的硫就進入了宿主.
研究結果表明, 這種全新的黴菌孢子碳/納米磷化鎳得益於自身的高孔隙度, 高導電性, 大比表面積和多儲硫位點, 並且可以對中間產物進行物理/化學的雙重吸附, 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酵利用, 用於製備黴菌孢子碳材料, 還可實現廢物利用, 產生良好的經濟效益.
