基因修饰病毒可提高锂空气电池性能

近日麻省理工学院研究人员发现，将经过基因修饰的病毒添加到纳米线生产中，可以改进锂空气电池的性能。

基因修饰主要是指利用生物化学方法修改DNA序列，将目的基因片段导入宿主细胞内，或者将特定基因片段从基因组中删除，从而达到改变宿主细胞基因型或者使得原有基因型得到加强的作用。

基因修饰目前已经广泛应用于人类生活的各个领域，在医学上可以利用基因修饰的方法抑制某些病毒类宿主细胞内的病毒复制，从而达到治疗的目的。

锂空气电池则是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池，可以应用于新能源汽车。

麻省理工研究人员这项工作的关键之处在于增加了纳米线的表面积，从而提高了电池充放电过程中电化学活性发生的面积。研究人员利用一种被称为M13 的基因修饰病毒制备纳米线阵列，每个约有80纳米。在这种情况下，氧化锰线（非常适用于锂空气电池阴极材料）实际上是由该病毒组成的。但是和通过常规化学方法的纳米线“生长”不同，这些病毒构成的纳米线具有粗糙、高低不平的表面，这样极大地增加了其表面积。

此外，纳米线之间不孤立，该病毒自然产生三维交联的纳米线结构，提高了电极的稳定性。过程的最后一步是添加少量的金属（如钯），极大地提高了纳米线的导电性，同时在充放电期间能够催化反应。

总之，这些改进有可能比目前的锂离子电池能量密度高两到三倍。这项工作获得了美国陆军研究办公室和国家科学基金会支持，相关研究成果已经发表在Nature Communications。

（发布：杜晓萌）