Литий-воздушные аккумуляторы, теоретически обладающие большей плотностью мощности, чем литий-ионные привлекают внимание исследователей, ищущих практические пути совершенствования мобильных хранилищ энергии для транспортных средств. Ученым из Массачусетского технологического института в решении проблемы помогли генетически модифицированные вирусы. Благодаря вирусным технологиям найден способ повышения производительности и долговечности аккумуляторных батарей, который в будущем позволит достичь плотности энергии в два-три раза превышающей показатели существующих литий-ионных источников.

Литий-воздушная технология использует кислород воздуха в качестве катализатора химических реакций. Обычно в качестве электродов таких батарей используются нанопроводники с плоской поверхностью, благодаря чему увеличивается площадь соприкосновения реагентов. Производство проводников – сложный химический процесс с большим расходом энергии.

Используя генетически модифицированную версию вируса М13, научная команда из МИТ смогла значительно увеличить площадь поверхности нанопроводника диаметром 80 нм. «Вирус обладает способностью захватывать молекулы металлов из воды и связывать их в структурные формы», - рассказывает профессор Анжела Белчер (Angela Belcher).

В результате воздействия вирусов на проводники из оксида марганца (материала, используемого для катода литий-воздушной батареи) они обрастают шипами и становятся «шершавыми», что значительно увеличивает площадь поверхности. В ходе процесса образуется связанная объемная структура вместо совокупности изолированных проводников, что придает электроду дополнительную прочность и стабильность. Немаловажно и то, что вирусы работают в водной среде при комнатной температуре.

Достижение ученых в ближайшее время не приведет к широкомасштабной компании по «найму» вирусов на производство для серийного выпуска эффективных литий-воздушных батарей. Однако Белчер полагает, что на основе их результатов может быть разработан производственный процесс, как это случалось в прошлом с материалами, которые она исследовала в своей лаборатории. «Химия первоначально разрабатывается с использованием биологических методов, но затем появляются альтернативные способы, более приспособленные для индустриального производства», - говорит профессор.

Используя вирусный процесс, исследователи создали лишь катод, который протестировали на 50 зарядно-разрядных циклах. Это капля в море, в сравнении с тысячами зарядных циклов, которые происходят в аккумуляторных батареях электромобилей. Команда считает, что для того, чтобы сделать литий-воздушные батареи коммерчески жизнеспособными, необходимы дополнительные исследования.