科學(xué)家們一直在努力改進并提升鋰離子電池的性能，但是最新的進展，卻是在受到了蝸牛殼的啟發(fā)后實現(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化解人們在處理納米級材料時所面臨的固有障礙。

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候，物體的化學(xué)性質(zhì)會與宏觀尺度上的有些不同——有時甚至不可預(yù)測——而這部分歸咎于納米級材料在“表面積”上的指數(shù)級增長。

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。也正因為如此，其發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)也會更加活躍，而顆粒攜帶的電荷的穿行距離也更短。

這一概念被研究團隊拿到鋰錳鎳氧化物(LMNO)材料身上進行了驗證。

馬里蘭大學(xué)(UMBC)的研究團隊發(fā)現(xiàn)，軟體動物似乎都會通過對肽鏈(由氨基酸組成的一長串)的控制，來決定自己外殼的生長，而其主要使用的無機材料則是碳酸鈣。

一些研究人員認為，通過借鑒和學(xué)習(xí)生物這種對納米結(jié)構(gòu)實現(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，具備更長的續(xù)航時間。

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，并且同時連結(jié)鋰錳鎳氧化物(LMNO)和碳納米管。

研究人員稱，通過為鋰離子電池帶來一個全新的納米結(jié)構(gòu)，研究的進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，開發(fā)出合適的、以生物為靈感的電池結(jié)構(gòu)和材料。

這項研究的成果，已經(jīng)在“生物物理學(xué)會第59屆年會”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。