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11月3日，清華大學研究人員開發出一種由大豆蛋白制成的可再生材料，有望為下一代固態電池提供高效、長壽命的動力來源。
眾所周知，目前新能源汽車電池技術的主要發展方向普遍認為是固態電池。而固態電池的核心創新在于電解質，它負責在電極間傳導金屬離子以產生電流；與傳統液態電解質不同，固態電池采用固體電解質，能實現更快充電速度，儲能容量還有望提升一倍，更重要的是固態電解質更為安全。
清華大學教授、該研究論文作者之一申洋（Yang Shen，音譯）表示，“相比傳統固態電解質，我們利用可再生的大豆蛋白開發出的高性能電解質，能夠減少廢棄物產生，顯著降低環境影響。”
大豆蛋白本身具備成為環保電池材料的優勢。首先是可再生、成本低且易大規模種植。其次，其天然結構允許離子穿行，還能通過化學改性靈活調控性能，適配不同應用場景。
申洋進一步指出：“大豆蛋白目前主要應用于食品和醫療行業，其易獲取、無毒性和可生物降解的特點，使其在其他領域也展現出巨大潛力。”
據了解，為適配電池需求，申洋團隊對大豆蛋白進行化學修飾，提升其本征導電性以促進鋰離子遷移，最終形成硬層與軟層交替的三維網絡結構。這種結構可以讓電解質兼具高強度與柔韌性，既堅固又有彈性。
實驗數據顯示，用該電解質組裝的固態鋰電池表現出色。在60°C 下可穩定充放電2000小時；溫度升至120°C時，經過800次充放電循環后，仍能保持近75%的初始容量，展現出高溫環境下的可靠應用潛力。
反觀傳統鋰離子電池，溫度超過60°C就容易不穩定、性能驟降，還可能因有毒易燃物質泄漏引發安全風險。
此外，這種大豆基材料還有望解決當前許多電解質研發中面臨的一個關鍵難題，那就是在電池充放電過程中，電解質與電極之間可能發生化學反應，形成界面層。如果這一界面層無法保持穩定，將在每次循環中持續增厚，逐漸削弱電池性能。
而采用大豆基材料制成的電池，則在電解質與電極之間形成了薄而均勻的界面層，且長期保持穩定。更重要的是，該界面層具有良好的柔韌性，能隨電池充放電過程中的體積變化而伸縮，有效防止裂紋產生。
申洋指出，這些結果證明大豆基材料在能源存儲領域潛力巨大，為生物質固態電解質發展提供了可靠技術路徑。
目前該材料仍需進一步優化，且面臨規模化生產的挑戰，但未來有望成為長壽命、環境友好型電池的核心材料。尤其在電動汽車、電子設備領域，特別是需要電池在極端溫度下穩定工作的場景中，其應用前景十分廣闊。
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