煮熟的大米放久了會(huì)產(chǎn)生米曲霉菌，人們很早就學(xué)會(huì)用它來(lái)釀酒。浙江大學(xué)專(zhuān)家日前找到了米曲霉菌的一項(xiàng)新功能——制備擁有長(zhǎng)續(xù)航能力的電池。生物材料“跨界”進(jìn)入能源領(lǐng)域，這一極富創(chuàng)造性的成果近日在國(guó)際著名期刊《先進(jìn)材料》（AdvancedMaterials）發(fā)表。

霉菌有許多危害，但人們又總能發(fā)現(xiàn)其意想不到的用途。大名鼎鼎的青霉素就是在一次偶然中被發(fā)現(xiàn)的。浙大材料科學(xué)與工程學(xué)院夏新輝研究員研究霉菌，則是從幾個(gè)發(fā)霉的爛橙子開(kāi)始的。他和博士生鐘宇在掃描電子顯微鏡下仔細(xì)查看了這些霉菌孢子的結(jié)構(gòu)，突然意識(shí)到這也許能用來(lái)破解新一代電池研發(fā)中遇到的難題。

研發(fā)新一代鋰離子動(dòng)力電池納入了多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，一個(gè)關(guān)鍵的措施是找到新型的電池正極材料。“現(xiàn)在人們普遍看好硫元素，它容量密度高、能量足，能讓電池更高效地儲(chǔ)存能量，提高續(xù)航能力。”夏新輝說(shuō)，但單質(zhì)硫存在一個(gè)致命弊端，就是硫本身絕緣，且反應(yīng)的中間產(chǎn)物會(huì)溶于電池的電解液中，損失很快，意味著續(xù)航能力不行。所以鋰硫電池的強(qiáng)大屬性目前僅停留在理論層面，一直未能商用。

霉菌孢子碳進(jìn)入夏新輝的視野，正是因?yàn)槠渖锝Y(jié)構(gòu)能為硫元素提供一處好“房子”，進(jìn)而克服這些弊端。“在導(dǎo)電性能好的‘房子’里把硫安頓好后，才能讓這一元素真正發(fā)揮儲(chǔ)能作用。”夏新輝說(shuō)。

科研人員發(fā)現(xiàn)，霉菌孢子及其碳化改性后的孢子碳材料具有非常特殊的多孔微納結(jié)構(gòu)，在小小的體積里有很高的表面積，這樣既能儲(chǔ)存更多的硫，對(duì)反應(yīng)中間物也有很好的吸附效果。霉菌孢子中的各種蛋白質(zhì)在高溫碳化后留下了氮、磷等元素，它們摻雜在碳材料中，進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)電性，并能從多個(gè)維度改善電池性能。

為了找到表現(xiàn)最優(yōu)異的霉菌種類(lèi)，夏新輝課題組做了許多嘗試。浙大玉泉校區(qū)北門(mén)外有一個(gè)水果攤，店主把各種爛水果送給課題組作為實(shí)驗(yàn)材料。“我們最終發(fā)現(xiàn)，米曲霉菌和木霉菌結(jié)構(gòu)功能好，又適合大規(guī)模培養(yǎng)。”鐘宇說(shuō)，于是他們又向食堂收集煮熟的廢棄大米。

目前，在夏新輝團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室里，用住進(jìn)米曲霉菌孢子碳里的硫元素制備的高能硫鋰電池，續(xù)航能力比市場(chǎng)上最好的電池高出3倍，產(chǎn)業(yè)化前景看好。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年因霉變?cè)斐傻氖巢暮拓浳飺p失高達(dá)2100萬(wàn)噸，其中保存期限較短的食物和果蔬的損失更是數(shù)不勝數(shù)。夏新輝說(shuō)，若能將上述廢棄糧食果蔬重新發(fā)酵利用，用于制備霉菌孢子碳材料，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。