當前，二次鋰離子、鈉離子電池和超級電容器作為新型的儲能、供電器件，已被廣泛應用于便攜式電子產品、電動汽車、航天航空等領域。通常，構建鋰、鈉離子電池和超級電容器的電極材料，主要是一些具有電化學活性的金屬化合物以及部分人工合成的有機材料。雖然這些電極材料具有較高的比容量，并且展現出了可觀的應用前景，但是面臨著因資源過度開采而不斷攀升的制造成本、較差的生物相容性及安全隱患等問題，特別是在服役期后將產生大量的電子垃圾。因此，研究綠色、生物相容性好、比容量高的電極材料與器件將是下一代、可持續型儲能系統發展的必然方向。

 

在自然界中，大到宏觀生態系統、具體到生物個體，小到微觀細胞分子尺度，無處不存在高效的能量轉換和存儲系統。道法自然，研究人員開發出一些來源于生物質的、新穎、高效、清潔環保、可再生的儲能材料。這些基于生物分子的活性材料，具有良好的電化學儲能性能，并展示出在柔性、可生物相容、可生物降解等儲能器件中的應用前景。

 

 

近期，北京航空航天大學郭林教授課題組綜述了基于可再生生物分子的電化學儲能材料的研究進展。首先，細胞膜胞外電子傳遞鏈中囊括的具有氧化還原活性的電子載體，具有多樣化的化學結構和電荷轉移及存儲性能。通過分析這些電子載體的分子結構，歸納總結出幾類具有可逆氧化還原官能團、可從生物體中提取的化合物。其次，介紹了已被研究應用于儲能器件的生物分子，例如從屬于醌類分子的腐殖酸、黑色素、木質素、核桃醌、指甲花醌等生物分子，屬于蝶啶衍生物的核黃素、黃素單核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸等生物分子。列舉并討論了這些可再生的生物分子，應用于超級電容器、二次電池及液流電池等的研究現狀與存在問題。最后，作者展望，為了實現最終的“綠色電池”，基于生物分子的活性材料的能量密度仍有待提高，現有的電解液需要更新換代，來實現可生物降解的高性能全電池。