突破！首个有机自由基多肽电池问世：可按需降解，电压为1.5V

在短短几十年里，锂离子电池带来了技术革命，使便携式设备和电动汽车得以普及，为社会带来了巨大的利益。然而，技术的快速发展突出了开采锂、钴和其他矿产资源的伦理和环境挑战，以及与电池的安全使用和无害处理相关的问题。

只有一小部分锂离子电池被回收，这进一步加剧了战略元素的全球材料供应。

一种潜在的替代方案是使用有机氧化还原活性材料来开发可充电电池，这些电池来源于可持续的材料，并能够按需进行解构和重建。

制造这种电池是一项挑战，因为活性材料必须在运行过程中保持稳定，但在寿命结束时可降解。此外，降解产物应该是环境良性的或可回收的，以重建成一个新的电池。

德州农工大学的Jodie L. Lutkenhaus和Karen L. Wooley教授等利用人工合成的多肽和其他聚合物，成功构建了世界上首个基于多肽的有机自由基电池，成为这一领域的最新重磅突破，相关成果日前登上《自然》（Nature）。

他们展示了一种无金属的多肽基电池，其中紫罗精和氮氧化物自由基作为氧化还原活性基团环绕着多肽骨架，分别作为阳极和阴极材料。

这些氧化还原活性多肽作为活性材料，在电池运行期间是稳定的，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。

研究显示，他们所制备的多肽电池的最大充电容量为37.8 mAh g-1（理论容量为44.5 mAh g-1），电压为1.5V。值得注意的是，活性成分可以在酸的存在下按需降解，以再生起始氨基酸和其他结构单元。

这是世界上首次实现全多肽有机电池。这种基于多肽的电池，是解决未来循环经济中绿色和可持续电池的替代化学需求的第一步，将突破稀缺资源的使用、安全问题和高成本的回收等挑战。

研究人员还表示，通过将可降解的多肽主链与氧化还原活性部分的储能特性融合在一起，多肽电池未来或将取代锂离子电池。

译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03399-1