在我们人类社会的发展进程中,从农作物、水果等植物到牛羊鸡鸭等动物,无一不被我们成功驯化。你有没有想过,即使是现在令我们闻之生畏的病毒,有朝一日也有可能为我们打工?
美国科学家AngelaM.Belcher就开发出了这样一项新技术,可以把病毒“圈养”在锂电池里,让它们为我们打工,持续制造电源。
究竟是怎么回事呢?这要从锂电池的发展瓶颈说起。
手机总是没电,黑科技在哪里?
一个简单的锂电池主要包括正负电极(正极一般为含锂化合物,负极一般为碳材料)和连接两者的电解液。充电时,正极上的锂离子通过电解液移动到负极;而放电时,锂离子从负极返回正极。在正负极之间运动的锂离子数量越多,就说明锂电池的容量越大。
锂离子运动的过程(图源:搜狐)
近年来,各类新型技术都实现了非常迅猛的高速发展,例如5G通信、虚拟现实、区块链等。但与之相反,锂电池的发展可以说是非常缓慢。无论是常用的手机还是最近火热的新能源电动车,即使配备了大量技术领先的黑科技(例如各个手机厂商大力发展的急速充电技术),却总是无法摆脱需要经常充电的窘境。
你的手机一天充几次电?(图源:搜狐)
面对锂电池技术发展停滞不前的现状,科学家们提出了许多改进的方案,其中一种方案就是将电极材料组成部分的尺度缩小到纳米级。
科学家研究发现,由纳米结构组成的电极活性高,离子扩散传输的路径也很短。利用纳米电极材料,就可以显著提高电池的电子离子传输动力学性能,从而设计出高容量、循环稳定的锂电池。
纳米电极材料(图源:参考文献[1])
但是,纳米电极同样也有自身的局限性,那就是成本较高,堆积密度较低,因此目前实验室制备出的纳米电极仍然无法广泛商用。
病毒自组装技术大显身手
既然人工制造纳米结构成本很高,那何不利用病毒来制造纳米结构?毕竟大多种类病毒的尺度处于纳米级别,本身就是天然的电极结构骨架。
自然界生物的典型尺寸(图源:kctech.