病毒電池簡介
白天行程滿滿當(dāng)當(dāng)，正處于與客戶談判交易關(guān)鍵時(shí)刻的你突然發(fā)現(xiàn)手機(jī)沒電了，于是你迅速找到附近電源，僅10秒鐘手機(jī)電池便恢復(fù)到了滿格狀態(tài)。
更令人驚訝的是，在你的電動汽車電池里，竟然使用的是由病毒制造的正負(fù)極材料！但不要害怕，這種電池非但沒有有毒材料，而且電池充放電速度是現(xiàn)有電池的100倍以上。
不光是移動電話電池充電加快，還有筆記本電腦電池不會老化，電動汽車在同等價(jià)格下能達(dá)到與汽油動力汽車一樣的動力和可行駛里程，這樣的情形極有可能在幾年后成為你日常生活中見怪不怪的事情。
美國麻省理工學(xué)院3月11日和4月2日分別在自己的網(wǎng)站上發(fā)表文章稱，他們研發(fā)出了兩種新型電池，一種可以在10~20秒內(nèi)完成小型電池的充電任務(wù)，一種則是利用病毒來制造電池正負(fù)極以大大提高電池性能，甚至與目前驅(qū)動混合動力汽車的充電電池?zé)o多大差異，
“從性能上來說，病毒電池在未來可能會替代在汽車電池中占主導(dǎo)地位的鉛酸電池，搶占其汽車電池的市場份額。”比亞迪股份有限公司總工程師劉衛(wèi)平4月17日告訴《投資者報(bào)》記者。
10秒鐘完成充電
傳統(tǒng)鋰離子電池擁有兩個(gè)電極，正極由氧化鈷或鋰鐵磷酸鹽構(gòu)成，負(fù)極由石墨制成，兩個(gè)電極被淹沒于電解液中。充電時(shí)，鋰離子——或者說帶正電的原子——從鋰電極流向石墨電極；放電時(shí)，鋰離子則以相反方向流動。
目前的磷酸鐵鋰電池可儲存大量電力，但釋放及吸取電力的速度則很緩慢。因此，電動車以穩(wěn)定速度在高速公路行駛時(shí)的性能比加速時(shí)更佳，而電池的電力用完后要花數(shù)小時(shí)才能完成充電。
問題出在鋰離子，這些帶電子的離子在電池物質(zhì)中的運(yùn)行速度很慢，要花很長時(shí)間才能到達(dá)電池端傳送電力。
新型快充電池立基于傳統(tǒng)的已被廣泛用于攝像機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)和筆記本的鋰離子充電電池。然而，其相對較慢的充電速度卻是影響人們?nèi)粘９ぷ魃畹囊淮笳系K。
研究人員將由鋰鐵磷酸鹽制成的傳統(tǒng)電極表面結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，讓鋰離子的釋放和吸入速度提高到原來的100倍。利用這種新技術(shù)制成的電池原型只需10到20秒便可完成充電或放電過程。相比之下，體積相當(dāng)?shù)钠胀姵貏t需要6分鐘才能完成充電。
負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)新電池的格布蘭德?塞達(dá)爾(Gerbrand Cedar)博士說：“充放電時(shí)間以秒而不是以小時(shí)計(jì)算的電池可能為新的技術(shù)應(yīng)用打開一扇門，同時(shí)也將改變?nèi)藗兊纳罘绞健！?/font>
“雖然在近兩年內(nèi)我并不看好該款電池的大量產(chǎn)業(yè)化，因?yàn)樵摷夹g(shù)只是改變了正極的導(dǎo)電性，而電池充電速度的主要限制條件在負(fù)極上。”劉衛(wèi)平對《投資者報(bào)》表示，“但長遠(yuǎn)來看，麻省理工的創(chuàng)新能力十分強(qiáng)，是有望在未來突破限制的，其產(chǎn)業(yè)化是有可能的，將會促使鋰離子電池的市場份額進(jìn)一步加大。”
與其他電池材料有所不同的是，新材料不會隨著重復(fù)充電和放電老化。科學(xué)家表示，充電速度更快的電池可連續(xù)使用2年或者3年。
研制快速充電電池的科學(xué)家表示，新技術(shù)可用于研制新一代體積更小、重量更輕的電池，讓手機(jī)和筆記本電池的個(gè)頭只有一張信用卡大小。除此之外，這項(xiàng)新發(fā)明也將孕育新一代電動汽車。相對于現(xiàn)有的充電時(shí)間需要大約8小時(shí)的電池而言，體積更大的電動汽車電池將來只需5分鐘便可完成充電，相當(dāng)于提高了95倍。
帶病毒的電池
日常生活中談到病毒恐怕人人都避之不及。但要是讓你把病毒和電池聯(lián)系起來呢？如果有人告訴你說，有一種高性能電池中含有病毒，你會做何感想？
這不是科幻，而是麻省理工的科學(xué)家所研制的有望在未來面向市場的“病毒”電池。
新的“病毒”電池并不是說用基因工程病毒來產(chǎn)生電能，而是利用它們制作出更理想的電池正極和負(fù)極，從而提高了電池的性能。
3年前該研究小組就曾聲稱，他們培育出一種基因工程病毒，該病毒能夠通過將自身鍍涂在氧化鈷和黃金上或自行組成納米導(dǎo)線的方式形成電池陽極。但陰極制作起來要困難得多，其原因是陰極必須是快速電極，并具有極高的導(dǎo)電能力。現(xiàn)實(shí)的情況則是多數(shù)制作陰極的材料屬于絕緣體。
研究人員利用的病毒名為噬菌體(bacteriophage)，它是一種常見的能夠感染細(xì)菌但對人體無害的病毒，且能夠識別并附著于某些特定的材料(如本次研究中的碳納米管)上。
為獲得高導(dǎo)電能力的陰極，研究人員采取了一種方法，先將基因工程病毒鍍涂到磷酸鐵材料上，然后讓病毒“抓住”碳納米管，從而形成了高導(dǎo)電材料網(wǎng)。
研究小組負(fù)責(zé)人、學(xué)院材料科學(xué)家安吉拉-貝爾徹表示，新的基因工程病毒電池與目前市場上流行的先進(jìn)的用于驅(qū)動混合動力汽車的充電電池不僅在儲能和動力性能上沒有差異，而且它們還可以用來為眾多的小型便攜式電器提供電能。
此外，生產(chǎn)含有基因工程病毒的新電池的工藝既經(jīng)濟(jì)又有利于環(huán)境保護(hù)，其原因是“病毒”電池的合成溫度在室溫或室溫以下，同時(shí)又不需使用有害的有機(jī)溶劑，且用于電池的材料沒有毒性。
“這種病毒電池與前一種快速充電電池(的研發(fā))是一樣的思路，但同時(shí)它會改善電池性能。”劉衛(wèi)平補(bǔ)充道。針對麻省理工這兩項(xiàng)研究，他表示“會根據(jù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展來判斷比亞迪是否要引進(jìn)或?qū)W習(xí)。”