科學(xué)家發(fā)現(xiàn)M13病毒能幫助電池提高性能

鋰空氣電池近年來一直是研究熱點，它的容電量有潛力大幅提高。不過，科學(xué)家需要先找到更加耐用的電極材料，增加電池的可充電次數(shù)，這個想法才能實現(xiàn)。

麻省理工學(xué)院研究人員讓轉(zhuǎn)基因病毒參與到納米線的生產(chǎn)中，解決了一些技術(shù)難題。納米線的寬度類似紅細胞，在電池中可以用作電極。技術(shù)的關(guān)鍵在于增加納米線的表面積，增加充電和用電過程中電極的活躍范圍。

一種名叫M13的轉(zhuǎn)基因病毒能夠抓取水中的金屬分子，組成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家用M13病毒收集制作電池陰極的極佳材料——氧化錳，制造大約80納米寬的氧化錳納米線。和傳統(tǒng)化學(xué)方法制造的納米線相比，病毒納米線表面粗糙不平，表面積顯著增大。最后還要加入少量鈀等金屬元素，提升電極的導(dǎo)電性，促進充電和放電時的化學(xué)反應(yīng)。

麻省理工學(xué)院能源教授貝爾徹說，M13的生物合成過程和鮑魚長殼差不多。鮑魚就是從海水中收集鈣，再組成堅固的外殼。

有了病毒的幫助，新型電池的能量密度能夠達到目前頂尖鋰離子電池的2到3倍，并且在諸多方面優(yōu)勢明顯。新電池電極表面積更大，充電和放電效率更高。其制造工藝更加簡單、安全，病毒于常溫狀態(tài)下就能在水中完成工作，傳統(tǒng)方法必須的高溫條件和危險化學(xué)品已經(jīng)沒有用武之地。病毒制造的納米線相互交錯關(guān)聯(lián)，制成的電極更加穩(wěn)定。另外，電池對電極的金屬材質(zhì)要求降低，成本也更加合理。

貝爾徹強調(diào)說，研究還處于早期階段，只做出了陰極，而電解液等關(guān)鍵部分仍然有待開發(fā)。此外，新型電池經(jīng)測試可以充電50次，要真正應(yīng)用，這個數(shù)字得上千才行。

貝爾徹還表示，目前在實驗中雖然利用生物技術(shù)，通過病毒收集金屬分子，但可能不是長久之計。如果將來找到最合適的材料，并且通過測試，工業(yè)生產(chǎn)中可能會采用別的辦法，方便定量控制。

多年來，科學(xué)家一直熱衷于病毒電池的研究。2010年，馬里蘭大學(xué)科學(xué)家讓煙草花葉病毒(TMV)幫助電池進行化學(xué)反應(yīng)，收集電流，增強電池的儲電能力。同年，麻省理工學(xué)院科學(xué)家馬克•艾倫也提出，可以利用M13病毒制造氟化鐵陰極，希望制造輕巧持久的可充電池。