英國工程師網(wǎng)站2014年1月3日?qǐng)?bào)道,麻省理工學(xué)院的科學(xué)家研發(fā)出一種新的病毒生物電池，其能量密度比目前開發(fā)的鋰-空氣電池高2到3倍。

研究人員通過加入基因修飾的病毒來制備納米線，以用作電池的電極之一，從而生產(chǎn)這些以病毒為基礎(chǔ)的電池。這些病毒是對(duì)人體無害，但可以感染細(xì)菌的常見噬菌體，它們的加入增大了表面積，在電池充放電過程中，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在表面；增加循環(huán)次數(shù)，從而延長了電池潛在壽命。

因?yàn)槠浠瘜W(xué)結(jié)構(gòu)是由天然材料和工藝而得，電池對(duì)環(huán)境的影響較小。

使用生物制造材料的想法來源于天然生物材料如貝殼和骨骼。來自于有機(jī)體的蛋白質(zhì)生長和組裝成天然有機(jī)材料。在自然系統(tǒng)中，如貝殼，它們?cè)诤Ｑ蟮臏囟群蛪毫ο滦纬?，不使用有毒物質(zhì)。自然界中的生物體不會(huì)組裝成電池電極。

為了開發(fā)電池，研究人員制作了納米線陣列，每根線約80納米寬，使用一種叫做M13的轉(zhuǎn)基因病毒制作。該病毒產(chǎn)生氧化錳，這是通常用于鋰-空氣電池的陰極材料。然而，與典型的鋰—空氣電池化學(xué)方法開發(fā)不同，病毒制造的電線，有粗糙，高低不平的表面，從而增加了表面積。

這種表面積的增加不僅可以提高充電和放電的速率，而且創(chuàng)造了一個(gè)更加生態(tài)友好的制造工藝的電池設(shè)計(jì)。這是因?yàn)椴《净姵亻_發(fā)可在室溫下以水為基礎(chǔ)，而不需要像常規(guī)的電池制造方法一樣需要高溫處理和危險(xiǎn)化學(xué)品。

新電池可能更穩(wěn)定，因?yàn)椴《咀匀划a(chǎn)生三維交聯(lián)的納米線結(jié)構(gòu)，而不是使用分離的納米線。

研究人員還在加工過程最后一部分中加入少量的金屬，如鈀，這增加了納米線的導(dǎo)電性，從而使催化反應(yīng)進(jìn)行充電和放電。通常情況下，需要更大量的純的或高度濃縮的金屬用于這個(gè)過程，這使得制造電池更加昂貴。

該工作得到了美國陸軍研究辦公室和國家科學(xué)基金會(huì)的支持。