鋰離子電池+維生素B2，更環保、更價廉、更簡單

材料牛注：正如番茄和雞蛋的結合可以使營養升值，成就一道佳肴。鋰離子電池加上維生素B2，可以生產出更環保、價廉的電池。

多倫多大學科學家Dwight Seferos和同事創造出一種可以將能量儲存在生物衍生單元中的鋰離子電池。這種鋰離子電池使用維生素B2中的核黃素作為陰極。這為更便宜、更適用于環境的消費類電子產品鋪平了道路。這種電池和市售高能量鋰離子電池相似，最大的一點不同是：它用維生素B2中的核黃素作為陰極。

“我們一直在尋找可以用在消費類電子產品中的復雜分子。”多倫多大學化學和聚合物納米技術副教授Dwight Seferos說，“如果你可以得到自然界中結構復雜的材料，就不用花太多時間來制造新材料。”

目前，電池包括3個基本部分：
正極——和電池內部陰極相連；
負極——和電池內部陽極相連；
電解質——離子可以在電解質中的陽極和陰極之間遷移。

當手機、iPod、相機或其它需要能量的設備連接電池時，電池放電，陽極反應釋放電子，電子從陽極（負極）流出，經過設備后流入陰極，離子通過在電解質溶液中遷移來平衡電荷。該過程持續產生電，直到兩個電極中的一個或兩個參與電極反應的材料被用光。當電池和充電器連接時，過程相反。

Schon, Seferos和同事在測試長鏈聚合物尤其是側基聚合物時，發現了這種材料。側基聚合物的分子連接在長鏈分子的骨架上。研究團隊使用從轉基因霉菌中獲得的維生素B2，使用半合成工藝制造這種材料，轉基因霉菌的兩個核黃素單元連接到長鏈分子骨架上。“B2容易被氧化還原，所以它很適合應用于鋰離子電池，”Seferos補充到，“B2可以同時接收兩個電子，和很多其它可獲得的分子相比，使用B2可以更容易獲得高容量的電池。”

“我們做了很多研究才找到了合適的材料，并對材料做了反應測試，”博士生并且是該論文的合著者Tyler Schon說，“我們失敗了很多次，這確實需要很大的毅力。”Seferos說，“有機化學就像是Lego（一種拼裝玩具），你把東西按特定的順序放好，看起來好像可以組合在一起，但事實卻不可以。我們嘗試了幾種方法，第五種方法奏效了。”

盡管以前已經有人發明了生物衍生電池，但這是第一次用長鏈分子的生物衍生聚合物作為電極。這樣可以讓電池的能量儲存在一個由維生素制成的塑料中。這取代了像鈷這樣對環境有害的金屬材料，并使生產過程變得簡單、成本低。

雖然目前只能做到助聽器電池的規模，該研究團隊希望他們的突破可以為下一代強大、薄、靈活、甚至是透明的無金屬電池提供基礎。隨著物聯網越來越多的使用電池供電的便攜式設備，高容量和高電壓的綠色電池變得越來越重要。Seferos說，“它是非常安全的天然化合物，原料可以食用。” Schon說， “這個過程還需要不斷的探索，我們正在尋找可以重復充放電的新的材料。”

Advanced Functional Materials在2016年7月份對該研究團隊的研究進行了報道。

參考原文鏈接：Chemists create vitamin-driven battery

本文由編輯部黃語嫣提供素材，朱曉秀編譯，點我加入材料人編輯部。

材料人網尊重所有進行知識傳播的媒體，轉載請聯系tougao@cailiaoren.com