邱健蓄电池用于缓解铅酸蓄电池负极硫酸盐化的蛋白质衍生添加剂
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邱健蓄电池 发布时间：2026-04-14 09:24:11 点击： 次
负极硫酸盐化是铅酸电池（LABs）性能衰减的主要原因。本研究设计并合成了一种富含天冬氨酸（Asp）、丝氨酸（Ser）和苏氨酸（Thr）的蛋白质分子X1。作为电解液添加剂使用时，X1水解产生的短肽衍生物在20毫克/升浓度下表现最佳性能，能有效细化硫酸铅（PbSO4晶体，并有效抑制析氢和析氧副反应。值得注意的是，该策略使电池内阻降低25%，循环寿命提升45%。这一发现为未来铅酸蓄电池电解液设计提供了宝贵的新思路。
图文摘要
引言
得益于成熟的技术和可靠的安全性，铅酸蓄电池（LABs）至今仍是电力系统、汽车工业和通信领域最常用的储能技术[1]。然而，不可逆的硫酸盐化是导致LABs性能快速衰退的主要原因之一[2]。目前缓解硫酸盐化的常见策略包括电极修复[3]、活性物质改性[4]以及导电表面涂层[5]。但这些方法往往因制造工艺复杂和成本高昂而限制了实际应用。相比之下，电解液添加剂提供了一种更便捷且易于补充的解决方案，使得该领域研究激增。尽管传统添加剂（如无机盐类和酸类）应用广泛，但其固有的安全风险可能导致极板腐蚀和加速自放电等负面效应[6]。
关于铅酸蓄电池（LABs）的最新研究表明，丝氨酸（Ser）和聚天冬氨酸（PASP）能够抑制阴极析氢反应并阻碍PbSO4晶体的生长，这很可能归因于其特定的官能团结构[7][8]。受上述发现启发，我们推测由这些特定氨基酸组成的蛋白质可能提供相当甚至更优的抗硫化性能。与单一氨基酸相比，蛋白质具有更丰富的官能团多样性和更复杂的空间结构，这使其能够与铅发生显著更强的相互作用。4晶体，这很可能归因于特定官能团的存在[7][8]。受这些发现的启发，我们推测由这些特定氨基酸组成的蛋白质可能提供相当甚至更优的抗硫化性能。与单一氨基酸相比，蛋白质具有更丰富的官能团多样性和更复杂的空间结构，从而能够与铅产生显著更强的相互作用。2+此外，与传统修复策略相比，我们认为该添加剂不仅安全可靠且环境友好，更能显著降低对铅酸蓄电池的负面影响，极具商业化生产优势。
为验证该假设，我们设计了一种富含天冬氨酸（Asp）、苏氨酸（Thr）和丝氨酸（Ser）的X1蛋白。后续实验证明，X1蛋白及其酸解多肽衍生物均能有效调控PbSO4晶体尺寸并延长电池循环寿命。本研究最终为LABs先进电解液添加剂的设计与开发提供了一种新策略。
