病毒生物电池能量密度比锂-空气电池高2到3倍

据我国科技信息网报道，美国麻省理工学院的科学家研发出一种新的病毒生物电池，其能量密度比目前开发的锂-空气电池高2到3倍。

研究人员通过加入基因修饰的病毒来制备纳米线，以用作电池的电极之一，从而生产这些以病毒为基础的电池。这些病毒是对人体无害，但可以感染细菌的常见噬菌体，它们的加入增大了表面积，在电池充放电过程中，电化学反应发生在表面；新增循环次数，从而延长了电池潜在寿命。因为其化学结构是由天然材料和工艺而得，电池对环境的影响较小。

使用生物制造材料的想法来源于天然生物材料如贝壳和骨骼。来自于有机体的蛋白质生长和组装成天然有机材料。在自然系统中，如贝壳，它们在海洋的温度和压力下形成，不使用有毒物质。自然界中的生物体不会组装成电池电极。

为了开发电池，研究人员制作了纳米线阵列，每根线约80纳米宽，使用一种叫做M13的转基因病毒制作。该病毒出现氧化锰，这是通常用于锂-空气电池的阴极材料。然而，与典型的锂—空气电池化学方法开发不同，病毒制造的电线，有粗糙，高低不平的表面，从而新增了表面积。

这种表面积的新增不仅可以提高充电和放电的速率，而且创造了一个更加生态友好的制造工艺的电池设计。这是因为病毒基电池开发可在室温下以水为基础，而不要像常规的电池制造方法相同要高温处理和危险化学品。

新电池可能更稳定，因为病毒自然出现三维交联的纳米线结构，而不是使用分离的纳米线。

研究人员还在加工过程最后一部分中加入少量的金属，如钯，这新增了纳米线的导电性，从而使催化反应进行充电和放电。通常情况下，要更大量的纯的或高度浓缩的金属用于这个过程，这使得制造电池更加昂贵。

该工作得到了美国陆军研究办公室和国家科学基金会的支持。