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一种基于蛋白质改性的电池电极的制备方法及金属电池,其中制备方法包括:将蛋白质溶解在缓冲液中,制备得到前驱体A;将还原剂溶解在缓冲液中,制备得到前驱体B;将前驱体A和前驱体B混合,制备得到混合液;将电极基体覆盖在混合液表面,并在空气气氛中室温孵化,得到蛋白质改性的电极基体;将蛋白质改性的电极基体取出、洗涤、干燥,得到蛋白质改性的电池电极。本发明实现了对锂离子的通量均匀和促进锂离子去溶剂化过程,可实现均匀的锂原子成核、沉积和生长,达到有效抑制了枝晶的生长,并在用于Li Cu、Zn Ti、Na Al、K Al等非对称电池、Li Li、Zn Zn、Na Na、K K等对称电池和Li LiFePO4、Zn MnO2、Na Na3V2(PO4)3、K K3V2(PO4)3等全电池中均表现出优异的电化学性能。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述蛋白质为溶菌酶、脂肪水解酶、聚半乳糖醛酸酶中的一种或几种的混合。作为本发明的进一步优选技术方案，所述还原剂为硫醇类还原剂，该硫醇类还原剂包括三(2-羧乙基)膦、二硫代苏糖醇、半胱氨酸中的一种或几种的混合。作为本发明的进一步优选技术方案，所述缓冲液为三羟甲基氨基甲烷盐酸Tris-HCl试剂。作为本发明的进一步优选技术方案，所述电极基体为作为电池集流体的铜箔、铝箔或钛箔，或者锌材质的金属片。作为本发明的进一步优选技术方案，步骤2)中，采用碱性溶液将前驱体B的PH值调节为6-8，所述碱性溶液中的碱为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水、氢氧化锂中的一种或几种的混合。本发明的改性方法为生物材料在电化学领域的应用奠定基础，为其他类似材料和电池体系的改性提供指导。

金属电池(包括锂、钠、钾、镁、铝、锌金属电池等)因其具有高能量密度和功率密度而得到了广泛关注，被认为是下一代能源存储与转化系统最具希望的选择。其中金属锂具有极低的电化学电位(-3.04V ***)，低密度(0.534g cm-3)和超高的理论比容量(3860mAhg-1)，是高能量密度和功率密度电池电极材料的最优选择。以金属锂为负极的锂硫电池可以达到650Wh kg-1的能量密度，锂空电池可以达到950Wh kg-1的能量密度，远高于锂离子电池的能量密度(250Wh kg-1)。然而，锂金属电池也存在一些制约其进一步商业化发展的关键性科学问题尚未得到有效的解决。主要包括：1.锂枝晶的生成。不均匀的锂离子分布会造成不均匀的锂沉积，形成锂枝晶刺穿隔膜，从而造成电池短路，引发热失控。2.锂负极巨大的体积膨胀。因为锂负极无宿主材料的特性，其体积膨胀是无限的。3.易碎的SEI、死锂生成和电解液的消耗：①在反复充放电循环过程中，SEI会形成裂缝，最终导致破碎的SEI。②在锂剥离的过程中，体积收缩进一步破裂SEI，并且产生死锂；③反复的充放电过程形成多孔锂电极，新鲜的锂金属和电解液接触，引起锂负极和电解液的消耗，从而导致缓慢的离子传输并最终引起锂金属电池低的库伦效率和容量迅速衰减，造成锂金属电池的可逆性降低。这些问题极大地限制了锂金属电池的发展，因此，抑制锂枝晶生成，降低锂负极体积膨胀，避免易碎的SEI以及死锂的生成，减少电解液的消耗，提高锂金属电池的库伦效率和循环寿命，发展无枝晶、安全、稳定循环的锂金属二次电池迫在眉睫。本发明在金属电池及电极设计领域有着广泛的应用前景

发明人：丁书江 孙泽慧

 西安交通大学（Xi’an Jiaotong University），简称“西安交大”，位于陕西省西安市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学，由教育部与国家国防科技工业局共建，位列国家“双一流”，  首批进入国家“211工程”和“985工程”，是国家“七五”“八五”重点建设高校，入选“珠峰计划”“强基计划”“2011计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划，是环太平洋大学联盟、九校联盟（C9） 、中国大学校长联谊会、全球能源互联网大学联盟、中俄综合性大学联盟 、中俄交通大学联盟、CDIO工程教育联盟、丝绸之路大学联盟成员高校，是中国人工智能教育联席会理事长单位、学位授权自主审核单位，是中国三所开设少年班高校之一。

1)本发明将蛋白质用于改性电池电极(电池正极或电池负极)，通过自组装形成的通道的限域效应和蛋白质中的极性官能团具有对锂离子的吸附作用，实现了对锂离子的通量均匀和促进锂离子去溶剂化过程，可实现均匀的锂原子成核、沉积和生长，达到有效抑制了枝晶的生长，并在用于Li-Cu非对称电池和Li-LiFePO4全电池中均表现出优异的电化学性能；

2)本发明的制备方法，其原料易得，反应温和无污染，成本低，且操作方便，适合大规模生产。

3)本发明的改性方法为生物材料在电化学领域的应用奠定基础，为其他类似材料和电池体系的改性提供指导。

科技成果只有通过实施开发应用，使其转化为生产力，才能取得经济效益和社会效益。成果方目标是将科技成果转化为现实生产力，期待有意愿的企业或合作单位进行合作推广或者进行产品生产。考虑合作转化、许可+合作等转化方式与企业、科学技术研究开发机构和其他组织建立合作关系。