科學(xué)家們一直在努力改進(jìn)并提升鋰離子電池的性能，但是最新的進(jìn)展，卻是在受到了蝸牛殼的啟發(fā)后實(shí)現(xiàn)的。如果將這一發(fā)現(xiàn)與陰極材料的制作有效結(jié)合，那將使得我們能夠制備出重量更輕、但是續(xù)航更持久的電池。馬里蘭大學(xué)的研究人員在向滑行的蛞蝓“取經(jīng)”之后，發(fā)現(xiàn)可以用同樣的方法來(lái)化解人們?cè)谔幚砑{米級(jí)材料時(shí)所面臨的固有障礙。

受蝸牛殼的啟發(fā)，該技術(shù)有望在鋰錳鎳氧化物材料和碳納米管上實(shí)現(xiàn)更好的連接。

在處理大小介于1到100納米之間的材料的時(shí)候，物體的化學(xué)性質(zhì)會(huì)與宏觀尺度上的有些不同——有時(shí)甚至不可預(yù)測(cè)——而這部分歸咎于納米級(jí)材料在“表面積”上的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

就電池技術(shù)而言，與傳統(tǒng)上“更粗糙”的電極材料相比，納米電極的表面積要大上許多。也正因?yàn)槿绱耍浒l(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)也會(huì)更加活躍，而顆粒攜帶的電荷的穿行距離也更短。

這一概念被研究團(tuán)隊(duì)拿到鋰錳鎳氧化物(LMNO)材料身上進(jìn)行了驗(yàn)證。

馬里蘭大學(xué)(UMBC)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，軟體動(dòng)物似乎都會(huì)通過(guò)對(duì)肽鏈(由氨基酸組成的一長(zhǎng)串)的控制，來(lái)決定自己外殼的生長(zhǎng)，而其主要使用的無(wú)機(jī)材料則是碳酸鈣。

一些研究人員認(rèn)為，通過(guò)借鑒和學(xué)習(xí)生物這種對(duì)納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高度控制的技能，將使得電池化學(xué)(尤其是鋰電池)能夠在保持輕量的同時(shí)，具備更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。

目前科學(xué)家們正在努力篩選可用于制作高性能電池陰極材料的多肽(peptide)。

在確認(rèn)了粘肽并將之附著到碳納米管上之后，它就可以作為鋰離子電機(jī)的納米導(dǎo)線而存在了。而最好的結(jié)果，就是能夠在充電狀態(tài)下彼此接近，并且同時(shí)連結(jié)鋰錳鎳氧化物(LMNO)和碳納米管。

研究人員稱，通過(guò)為鋰離子電池帶來(lái)一個(gè)全新的納米結(jié)構(gòu)，研究的進(jìn)展有望提升電池能量和充放電循環(huán)的穩(wěn)定性。目前的研究主要在陰極上，但他們也希望可以用同樣的方法，開(kāi)發(fā)出合適的、以生物為靈感的電池結(jié)構(gòu)和材料。

這項(xiàng)研究的成果，已經(jīng)在“生物物理學(xué)會(huì)第59屆年會(huì)”上發(fā)表，感興趣的網(wǎng)友可以移步至《生物物理學(xué)》(BiophysicalJournal)雜志審閱全文。