螺旋蜗壳激发科学家灵感：锂电池有望迎来更持久的续航

      科学家们一直在努力改进并提升锂离子电池的性能，但是最新的进展，却是在受到了蜗牛壳的启发后实现的。如果将这一发现与阴极材料的制作有效结合，那将使得我们能够制备出重量更轻、但是续航更持久的电池。 马里兰大学的研究人员在向滑行的蛞蝓“取经”之后，发现可以用同样的方法来化解人们在处理纳米级材料时所面临的固有障碍。


      受蜗牛壳的启发，该技术有望在锂锰镍氧化物材料和碳纳米管上实现更好的连接。

      在处理大小介于1到100纳米之间的材料的时候，物体的化学性质会与宏观尺度上的有些不同——有时甚至不可预测——而这部分归咎于纳米级材料在“表面积”上的指数级增长。

      就电池技术而言，与传统上“更粗糙”的电极材料相比，纳米电极的表面积要大上许多。也正因为如此，其发生的电化学反应也会更加活跃，而颗粒携带的电荷的穿行距离也更短。


      这一概念被研究团队拿到锂锰镍氧化物(LMNO)材料身上进行了验证。

      马里兰大学(UMBC)的研究团队发现，软体动物似乎都会通过对肽链(由氨基酸组成的一长串)的控制，来决定自己外壳的生长，而其主要使用的无机材料则是钛酸钙。

      一些研究人员认为，通过借鉴和学习生物这种对纳米结构实现高度控制的技能，将使得电池化学(尤其是锂电池)能够在保持轻量的同时，具备更长的续航时间。


      目前科学家们正在努力筛选可用于制作高性能电池阴极材料的多肽(peptide)。

      在确认了粘肽并将之附着到碳纳米管上之后，它就可以作为锂离子电机的纳米导线而存在了。而最好的结果，就是能够在充电状态下彼此接近，并且同时连结锂锰镍氧化物(LMNO)和碳纳米管。

      研究人员称，通过为锂离子电池带来一个全新的纳米结构，研究的进展有望提升电池能量和充放电循环的稳定性。目前的研究主要在阴极上，但他们也希望可以用同样的方法，开发出合适的、以生物为灵感的电池结构和材料。

      这项研究的成果，已经在“生物物理学会第59届年会”上发表，感兴趣的网友可以移步至《生物物理学》(Biophysical Journal)杂志审阅全文。