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MIT研制出病毒构成的微小电池
http://cn.newmaker.com 4/11/2006 9:21:00 AM  佳工机电网
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教育部科技发展中心网2006年4月10日报道美国MIT的科学家们利用病毒的特殊结构研制出一种极细的纳米线,它能用于锂离子电池中。通过控制病毒中的基因,研究人员们诱使病毒生长并自动组装成功能电子学元件。这项研究的目的是要研制出在尽可能小或轻的电池中储存尽可能多的电能,MIT发明的这种电池可以制成从米粒到助听器电池的各种大小的电池。他们的研究成果发表在4月7日的《Science》杂志上,作者有材料科学工程与生物工程教授Angela Belcher,材料科学工程教授江叶明(音译),化学工程教授Paula Hammond,以及材料科学工程研究生Ki Tae Nam(第一作者)、Dong-Wan Kim、江纯毅(音译)、Nonglak Meethong和化学工程博士后Pil. J. Yoo。

电池都是由被电解质隔开的两个电极组成的。在这项研究中,MIT使用了一种非常复杂的方法制造阳极。他们在实验室中控制一种常见的病毒基因,使微生物可以不断聚集氧化钴和金。因为这些病毒带负电,所以它们可以在带正电的聚合物表面铺成非常薄的柔软膜。这种致密的病毒膜可以作为电池的阳极。病毒在聚合物表面排列成的细线直径只有6纳米,长度有880纳米。

Belcher说:“我们可以做出更大直径的纳米线,但是都只能是880纳米厂。一旦我们可以改变病毒基因生长电极材料的过程,我们就能简单的用很多完全相同的病毒样本组装成真实的电池。”她还说:“对于金属氧化物,我们选择了氧化钴,因为它的电容量非常大,这意味着制成的电池有很大的能量密度,相对于以前使用的电池,相同大小和重量的新电池的能量密度是它的两到三倍。另外,加入金是为了进一步提高纳米线的能量密度。”另一个重要的优势在于,MIT的纳米线在室温常压下就能制成,而不需要昂贵的高压设备。

能量密度是电池的非常重要的一个指标。能量密度低是电动汽车发展中主要的障碍,因为相对于汽油来说,电池太重,提供的能量也太少了。尽管如此,电池技术仍然在不断改进,也许某一天就能与不断上涨的油价竞争。

这项研究最初的想法是从“纳米结构材料可以改进锂离子电池的电化学性能”中产生的。Belcher说:“氧化钴有非常好的电化学循环性质,所以可以考虑作为锂离子电池中的电池。”在早期的研究中,Belcher和同事们发现,微生物可以识别正确的分子并把它们组装起来。Hammond说:“利用自组装过程中病毒功能性质的静电学本质,我们可以制出非常有序排列的薄膜,它结合了病毒和聚合物系统两者的功能。”

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