锂离子电池为当今许多技术提供动力,从我们的手机、耳塞到下一代的电动汽车。

然而,电池中含有钴,必须开采出来。只有很小比例的锂离子电池被回收,这增加了对金属和其他战略元素的需求。

德克萨斯A&M大学的一个团队开发了一种无金属电池,用有机元素取代钴:盐电解质和多肽的阴极和阳极。

该团队表示,可回收的建筑最大限度地减少了对战略性金属的依赖,是可持续设计的重要一步。全多肽有机电池随需降解。

“通过远离锂并与这些多肽一起使用,这些多肽是蛋白质的组分,它真的需要我们进入这个领域,这不仅避免了采矿贵金属的需求,而是打开电动穿戴或可植入的电子设备的机会以及容易的机会再循环新电池,“Karen Wooley博士说,杰出教授在科学学院化学化学和W.T. Doherty-Welch主席。

多肽电池可降解,潜在可回收,无毒,在董事会上进行无毒,更安全,他也与Artie McFerrin化学工程系的Artie Mcferrin系,在该项目上工作。(该团队的研究出现在可能发出自然.)

多肽可作为阳极和阴极材料。氧化还原活性多肽在电池运行过程中是活跃和稳定的,随后在酸性条件下按需降解,生成氨基酸、其他构件和降解产物。

根据Lutkenhaus博士的说法,由氧化还原活性氨基酸大分子组成的有机电池的可降解性是研究的主要突破之一。

“现在,锂离子电池的大问题是他们没有回收到未来电气化经济的程度,”Lutkenhaus说。“现在回收锂离子电池的速率是单位数字。锂离子电池中有宝贵的材料,但它是非常困难和能源的恢复。“

在简短的问答中技术简介Lutkenhaus下面解释了更多关于可回收电池的重要性,以及在有机电池开始供电之前需要发生的事情。

技术简介:为什么你认为开发电池的替代化学是如此重要?

Jodie Lutkenhaus教授:今天的锂离子电池不常用,因为回收过程仍然挑战和能量密集。开发替代电池化学允许我们从第一次概念回收或降级能力设计。

技术简介要让这些电池成为主流,需要做些什么?

Lutkenhaus教授:这些电池要获得主流的采用,必须提高电池的容量和循环寿命。此外,为了真正实现可回收电池,降解产物需要被分离和重组。

技术简介这些构建模块可以被反复使用吗?

Lutkenhaus教授:如果我们可以隔离降级产品,那么我们可以将它们重新聚合回活性阴极和阳极。通过这种方式,我们可以在电池的生命周期中完整圈子。

技术简介与锂离子电池相比,它的储能能力如何?

Lutkenhaus教授:电池的初始容量约为锂离子电池的30%。然而,长期循环我们的容量将淡入锂离子电池的约10%。

技术简介:电池的组成部分是什么?电池与常规设置最重要的区别是什么?它看起来有什么不同?

Lutkenhaus教授:电池的基本架构是阴极,阳极和电解质的常规组合,但我们使用完全不同的材料相对于锂离子电池。我们用多肽阴极和阳极和有机盐电解质替换传统的电池材料。(Lutkenhaus教授的博客文章要学习更多的知识。

技术简介如何创造一种酸性环境来降解需要的电池?

Lutkenhaus教授为了引起降解,我们将电池组件暴露在酸中。多肽链随后被水解并分解成更小的结构块。

技术简介:有什么启发,你尝试这种构建?

Lutkenhaus教授我们设计这种电池的灵感来自与钴矿相关的社会政治问题,以及潜在的供应链压力。

技术简介:你接下来会努力什么?

Lutkenhaus教授我们的下一个任务是提高电池的容量和循环寿命,使电池的使用寿命更长,提供更多的能量。我们还在研究如何将这些电池应用于人体,为生物医学设备提供能量。

技术简介你对提高电池的容量有多大希望?你能想象这种电池在未来10-20年内被使用吗?

Lutkenhaus教授:提高电池的容量不应该太难。它需要用更活跃的氧化还原活动组切换出来。我们还需要在骑自行车期间停止解散。我认为这种概念之后的电池 - 其中活跃材料可以分解并重建备份 - 可在未来10 - 20年内使用。它需要研究人员将电池的化学从平方重新设计,同时不仅考虑性能而且分解和重建。

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