提起病毒這一名詞，我們一般會(huì)聯(lián)想到HIV、SARS等負(fù)面詞匯；但如果將其特性應(yīng)用在特定場(chǎng)景，卻能在很大程度上服務(wù)于人類。

近日，麻省理工學(xué)院（MIT）的一個(gè)研究小組在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一篇論文指出，他們可以利用一種叫做M13的經(jīng)過基因改良的良性病毒，來幫助延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，最高可達(dá)3倍。在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池續(xù)航水平普遍遭遇瓶頸的今天，利用生化手段來解決這一問題實(shí)屬首次。

要延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，無非就是從兩點(diǎn)出發(fā)：要么增加電池?cái)?shù)量，要么增加電池容量。第一個(gè)選擇毫無疑問會(huì)增加汽車的整備質(zhì)量，因此即便增加了電池，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也隨之增大，續(xù)航里程不見得會(huì)有提升；所以只能訴諸于第二種選擇，也即增加電池的能量密度。目前，市場(chǎng)絕大多數(shù)的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池都是鋰離子電池（比如BMW i3等純電動(dòng)車），而鎳氫電池則占很小一部分（比如豐田Prius混動(dòng)車），原因就是鋰離子電池的能量密度要大于鎳氫電池。

MIT研究人員提出的解決方案更加超前，其基本原理是：

在鋰-空氣（Lithium-Air ）電池（鋰離子電池的一種）中放入M13良性病毒，然后加入金屬鈀作為催化劑，這種病毒就會(huì)“抓取”電解液中的金屬分子，在該應(yīng)用場(chǎng)景下會(huì)凝結(jié)成一個(gè)直徑約為80納米、由氧化錳凝結(jié)而成的納米線（nanowire），其寬度與紅細(xì)胞相當(dāng)。當(dāng)大量的納米線凝聚在一起后，就形成了一個(gè)由氧化錳為材料的鋰離子電池的陰極，在這里鋰離子進(jìn)行還原反應(yīng)生成過氧化鋰（Li2O2）。

那么這種由病毒制造出的陰極有什么特點(diǎn)呢？

與一般地通過化學(xué)反應(yīng)制造出的氧化錳不同，這種納米線呈荊刺狀。換句話說，就是增大了陰極上鋰離子反應(yīng)的表面積，從而增加了電池的能量密度。

這個(gè)看起來很簡(jiǎn)單的生化電池技術(shù)，卻能在很大程度上提升鋰離子電池的能量密度，延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。當(dāng)前市場(chǎng)上主流的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程都160km左右，而MIT的研究人員稱，采用了生化技術(shù)的鋰-空氣電池能把續(xù)航里程延長(zhǎng)到550km。鋰-空氣電池作為動(dòng)力電池未來的一個(gè)重點(diǎn)研究方向，其能量密度已經(jīng)接近于傳統(tǒng)的汽油。而采用生化電池技術(shù)則能進(jìn)一步提升這一水準(zhǔn)。

這里簡(jiǎn)要介紹下所謂的鋰-空氣電池。這是鋰離子電池的一種，其由鋰金屬作為陽極反應(yīng)物，由空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物。與普通的鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池相比，鋰-空氣電池的能量密度要高于前兩者，并且由于陰極使用的是空氣，所以可以進(jìn)一步減輕電池的體積和重量。鋰-空氣電池是金屬-空氣電池的一種，由于鋰金屬相較納、鈣、鎂、鋅等金屬具備較高的能量密度（3840 mAh/g），所以在金屬-空氣電池的研發(fā)中鋰是首選的陽極反應(yīng)物。

汽油的能量密度為13kW·h/kg，真正傳導(dǎo)至車輪的能量約為1.7kW·h/kg；而鋰-空氣電池的理論能量密度為12kW·h/kg ，即43.2MJ/kg。據(jù)理論推導(dǎo)，使用鋰-空氣電池時(shí)傳導(dǎo)至車輪的能量密度也可達(dá)到1.7kW·h/kg。相較于現(xiàn)在普遍使用的鋰離子電池，鋰-空氣電池的能量密度要高出5-15倍。這就為研發(fā)低價(jià)位、高續(xù)航的大眾化電動(dòng)汽車提供了理論支持。

其實(shí)，第一臺(tái)汽油機(jī)與第一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)都是誕生于19世紀(jì)80年代，可謂是同期工業(yè)革命的產(chǎn)物。但在之后的一百多年里，汽車這種代步工具的動(dòng)力來源卻被以汽油機(jī)為代表的內(nèi)燃機(jī)所統(tǒng)治，電動(dòng)汽車一直都是邊緣產(chǎn)品。這里面最主要的原因，并不是內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)的發(fā)展水平有所差距，而應(yīng)歸結(jié)于最根本能量來源——電池。因?yàn)槠嚬I(yè)中常有的動(dòng)力電池的能量密度遠(yuǎn)低于燃油，所以電池一直沒有成為與燃油并列的能源，也就是我們常說的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程不足。

不過近幾年隨著電池技術(shù)的不斷提升，以及各種新型電池材料的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的性能和制造成本得到了進(jìn)一步優(yōu)化。目前，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池主要分為兩類：蓄電池與燃料電池。一般意義上的電動(dòng)汽車（EV）指的是應(yīng)用蓄電池的車型，而燃料電池汽車由于其原料是氫氣，所謂被稱之為氫燃料電池汽車（FCEV）。

雖然說Tesla的Model S 85kWh的車型已經(jīng)可以到達(dá)480km的續(xù)航水平，但畢竟售價(jià)接近9萬美元；而且電池占用的體積很大，也增加了汽車的整備質(zhì)量。所以，研發(fā)體積小、能量高的動(dòng)力電池仍然是個(gè)重要課題。令人興奮的是，Tesla目前已經(jīng)在做這件事了。

據(jù)Tesla提交的一份專利顯示，目前Tesla正在研發(fā)一套電池/電池混合動(dòng)力系統(tǒng)，即一個(gè)金屬-空氣電池、一個(gè)非金屬-空氣電池。這意味著Tesla也在考慮將金屬-空氣電池應(yīng)用到旗下車型，以進(jìn)一步增加其續(xù)航里程。據(jù)悉這一系統(tǒng)能使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程達(dá)到640km。關(guān)于該電池混動(dòng)系統(tǒng)我在稍后會(huì)做詳細(xì)的技術(shù)解讀。