EnSM：为长寿命锂金属负极定制蛋白质结构

由于锂（Li）枝晶的不可控生长，可充锂金属电池（LMB）面临着安全性和寿命短的问题。富含多种极性基团的天然生物分子可能具有高亲锂性，显示出抑制枝晶生长的潜力。然而，除了化学成分外，它们与自然界的结构差异对其功能也产生了显著的影响，这一点目前还没有研究。

美国华盛顿州立大学Wei-Hong Zhong、北京化工大学Jin Liu等人通过实验和分子模拟，发现了一种消除锂枝晶的天然材料，即玉米醇溶蛋白（Zein），并通过调整其结构来实现长寿命锂负极，成功地增强了其枝晶抑制能力。

通过使用强力变性剂将紧密的蛋白质结构彻底展开和打开得到了一种“强消除配置”（SRC-Zein）。与折叠的蛋白质相比，通过SRC-Zein对隔膜进行改性可更有效地抑制锂枝晶，并且产生更出色的电解液润湿性、更高的离子电导率 (2.0 mS/cm) 和更高的Li⁺转移数 (0.68)。这些重要的特性在均匀离子沉积和抑制锂枝晶的成核/生长方面发挥协同作用。

结果，对称Li/Li电池在2 mA/cm²下表现出超过1400小时的优异循环稳定性。此外，采用SRC-Zein改性隔膜的半电池在容量、循环稳定性和倍率性能方面表现出显著增强。

图1 调整蛋白质构型以抑制锂枝晶

图2 沉积状态下循环铜电极的形态研究

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

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EnSM：为长寿命锂金属负极定制蛋白质结构

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