基因修飾的病毒可提高鋰空氣電池性能

近日美國麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)現(xiàn)，將經(jīng)過基因修飾的病毒添加到納米線生產(chǎn)中，可以改進鋰空氣電池的性能。

基因修飾主要是指利用生物化學(xué)方法修改dna序列，將目的基因片段導(dǎo)入宿主細胞內(nèi)，或者將特定基因片段從基因組中刪除，從而達到改變宿主細胞基因型或者使得原有基因型得到加強的作用。

基因修飾目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人類生活的各個領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)上可以利用基因修飾的方法抑制某些病毒類宿主細胞內(nèi)的病毒復(fù)制，從而達到治療的目的。

鋰空氣電池則是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物的電池，可以應(yīng)用于新能源汽車。

麻省理工研究人員這項工作的關(guān)鍵之處在于增加了納米線的表面積，從而提高了電池充放電過程中電化學(xué)活性發(fā)生的面積。研究人員利用一種被稱為m13 的基因修飾病毒制備納米線陣列，每個約有80納米。在這種情況下，氧化錳線(非常適用于鋰空氣電池陰極材料)實際上是由該病毒組成的。但是和通過常規(guī)化學(xué)方法的納米線“生長”不同，這些病毒構(gòu)成的納米線具有粗糙、高低不平的表面，這樣極大地增加了其表面積。

此外，納米線之間不孤立，該病毒自然產(chǎn)生三維交聯(lián)的納米線結(jié)構(gòu)，提高了電極的穩(wěn)定性。過程的最后一步是添加少量的金屬(如鈀)，極大地提高了納米線的導(dǎo)電性，同時在充放電期間能夠催化反應(yīng)。

總之，這些改進有可能比目前的鋰離子電池能量密度高兩到三倍。這項工作獲得了美國陸軍研究辦公室和國家科學(xué)基金會支持，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在nature communications。