你可能不知道，躲在廚房隱蔽角落的發(fā)霉面包，竟能幫助合成鋰離子電池材料。
英國敦提大學(xué)(the University of Dundee)的研究團(tuán)隊(duì)日前在學(xué)術(shù)期刊《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上發(fā)布了一項(xiàng)研究成果，使用發(fā)霉面包上的綠色真菌(學(xué)名粗糙脈孢菌)，通過生物礦化過程將金屬錳和鐵固定，然后在300℃的高溫下炭化，得到了能制造鋰離子電池和電容器的電極材料。這項(xiàng)研究首次將真菌生物礦化過程應(yīng)用在制造電極材料上。
約在90年前，發(fā)霉的面包是上世紀(jì)最重要的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)之一的核心所在。1928年，英國細(xì)菌學(xué)家亞歷山大·弗萊明發(fā)現(xiàn)發(fā)霉面包上真菌的某種分泌物具有抑菌作用，這一抑菌物質(zhì)后被稱為青霉素，即世界上首種抗生素。
一直以來，敦提大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)都致力于如何將真菌作為生物學(xué)研究中常用的一種模式生物的研究。此前的實(shí)驗(yàn)成果就證明了真菌具備神奇的轉(zhuǎn)化功能，它通過生物礦化過程將有毒的鉛和鈾轉(zhuǎn)化成了更加穩(wěn)定的材料。
生物礦化過程產(chǎn)生的碳化真菌的錳氧化物是制造鋰離子電池和電容器的理想材料。
該科研團(tuán)隊(duì)將粗糙脈孢菌與一定量的氯化錳和其它一些物質(zhì)混合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過一段時(shí)間后，他們發(fā)現(xiàn)真菌菌絲體表面覆蓋著大量的碳酸錳。然后，把形成的混合物在300℃熱處理，得到了含有氧化錳的碳材料。
“我們對這一碳化真菌混合物在超級電容器和鋰離子電池中的電化學(xué)性能進(jìn)行測試，結(jié)果表明它具備非常優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)。”領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的Geoffrey Gadd教授說。該材料表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，相比于鋰離子電池中的其它錳氧化物，該材料在經(jīng)過200次的充放電循環(huán)后，仍能保持90%以上的的電池容量。
其他旨在提高鋰離子電池和超級電容器性能的研究則專注于使用替代材料，比如碳納米管和其他錳氧化物。但是敦提大學(xué)的研究員們卻通過使用真菌開辟了一條更加可持續(xù)的電極生產(chǎn)道路。“真菌生物礦化在生物材料合成方面有巨大的應(yīng)用潛力，因此也為制作可持續(xù)的電化學(xué)材料提供了一種新型生物技術(shù)的思路。”Gadd教授說。
Gadd教授表示，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探究真菌在生產(chǎn)其他有價(jià)值的金屬碳化物方面的應(yīng)用。除此之外，他還認(rèn)為這一方法也能夠應(yīng)用于回收其他化合物中的稀有元素。
據(jù)稱，中國科研人員也參與了該項(xiàng)研究。
長期從事電池研究的東南大學(xué)化學(xué)教授雷立旭在接受界面新聞?dòng)浾唠娫挷稍L時(shí)表示，決定電池性能的不光是循環(huán)穩(wěn)定性，還涉及到多項(xiàng)指標(biāo)的考量，如放電容量具體數(shù)據(jù)、電池電壓等。“這項(xiàng)研究，我認(rèn)為學(xué)術(shù)價(jià)值要大于實(shí)用價(jià)值。”雷立旭表示，該項(xiàng)研究的化學(xué)反應(yīng)速度太慢，時(shí)間成本太高，距實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)一段距離。
