Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) сообщили о способе повысить производительность литий-воздушных батарей. Сделать это они собираются при помощи модифицированных вирусов.
Более эффективные батареи помогут создать... вирусы

Литий-воздушные батареи считаются очень перспективными в деле создания электромобилей, которые будут преодолевать гораздо большие расстояния после зарядки, чем это происходит сейчас. Однако для того, чтобы создать такие аккумуляторы, нужно решить ряд технических проблем, включая разработку лучших, более прочных материалов для электродов батарей и наращивание количества циклов зарядки-разрядки в течение «жизни» аккумулятора.

Исследователи MIT обнаружили, что производство нанопроводов с помощью генетически модифицированных вирусов и использование таких проводов в качестве электродов, могло бы стать хорошим подспорьем в создании батареи с качественно иными характеристиками.

Ученые создали массив нанопроводов толщиной около 80 нанометров каждый, используя генетически модифицированный вирус M13, который может захватывать молекулы металлов из воды и связывать их в некие структуры. Фактически провода из оксида марганца — «любимого» материала при создании катода литий-воздушных батарей — производятся вирусами. И в отличие от проводов, изготавливаемых традиционными методами, нанопровода, построенные вирусами, имеют грубую, «колючую» поверхность, что резко увеличивает площадь их поверхности. А увеличение поверхности электродов может дать большое преимущество с точки зрения скорости зарядки и разрядки литий-воздушных батарей.

Процесс производства электродов имеет и другие потенциальные преимущества. Так, в отличие от обычных методов изготовления — энергоемких, с использованием высоких температур и опасных химических веществ, в данном случае электроды могут производиться при комнатной температуре, помимо собственно вирусов и металлов потребуется только вода.

К слову, на заключительном этапе процесса производства электродов необходимо добавить небольшое количество металла, такого как палладий, что значительно увеличит электропроводимость нанопроводов и даст им возможность катализировать реакции, которые имеют место во время зарядки и разрядки.

Еще одно преимущество инновационного метода — то, что вместо изолированных проводов вирусы изготавливают трехмерную структуру с поперечными связями, что дает электроду большую прочность.

Заявлено, что инновация позволит производить батареи, имеющие в 2−3 раза большую плотность энергии по сравнению с самой передовой литий-йонной батареей того же веса.

Исследователи MIT добавляют, что пока находятся на ранней стадии исследований, и предстоит еще много работы, чтобы литий-воздушные батареи, изготовленные с использованием вирусов, были пригодны для коммерческого производства. Ведь фактически ученые уделяли внимание производству лишь одного компонента — катода.

По материалам Массачусетского технологического института