MIT发明“病毒电池”技术，有望投入商用

    美国麻省理工学院(MIT)的研究人员发明了一种新技术，可利用病毒来组装尺寸微小的、并可印刷在塑料薄膜上的电池。

    该病毒是一种基因工程病毒，专门用来做为自组装(self-assemble)奈米级锂离子电池的材料；所产出的电池则是利用环保制程印刷在塑料薄膜上。MIT的研究人员表示，该种软性电池薄膜的主要零件已经完成；他们并展示了该种电池媲美现有笔记型计算机、混合动力车辆锂离子电池的性能。

    MIT的研究团队目前正在对该材料进行最佳化，期望让其性能超越现有的锂离子电池；而他们的最终目标是将这种可印刷电池薄膜商业化。

    「病毒为电池布线提供了新途径；」率领该研究团队的MIT材料科学家Angela Belcher表示：「现在我们已经开发出正极、负极材料，以及微接触(micro-contact)印刷方法。」接下来该团队将最佳化电池的性能，并为了商业化升级技术。

    除了提升电池性能，MIT的科学家表示他们将透过使用低价、可印刷组装技术，创造出现有制程不可能呈现的电池形状。不过在现场展示中，MIT的研究人员是将该种电池做成传统的钮扣形状来做示范。

    不久前，MIT校长Susan Hockfield还在美国白宫一场讨论绿色能源科技的会议上，向美国总统欧巴马展示了该病毒电池的原型；Hockfield表示，这种软性电池薄膜能使用环保制程技术，在接近室温下进行制造。

    典型的锂离子电池是使用带负电的、石墨制成的正极，来调节流向带正电、用钴制程的负极；而MIT所研发的电池，正极与负极材料都是自组装架形成架构，且由于是活病毒组成的奈米级图案，因此能提供更大的表面积。

    这些病毒是从普通的噬菌体(bacteriophages)族群中所选出来的，会吞噬细菌，但是对人体无害。研究人员以基因工程方式，透过创造出数十亿的随机变种，让病毒自组装成奈米级电池薄膜；接下来他们将利用「适者生存(survival-of-the-fittest)」法则，选择出那些能发挥最佳所需性能的病毒。

    去年该研究团队展示了使用病毒自组装所形成的正极材料，以微接触印刷技术所制造出的软性电池薄膜；该次示范是使用传统的阴极材料。现在基因工程病毒已经可以自组装成阴极材料，也完成了该种电池商业化所需的最后一种关键零件。

    「我们已经利用基因工程培育出阴极材料──是由锂离子磷酸盐与银所组成的奈米线；这种材料会拾取(pick up)其顶部的单一碳奈米管，以增加其导电性。」Belcher表示。

    在上一次的展示中，MIT所使用的自组装正极材料是使用不同的病毒；在该种病毒外部覆盖了氧化钴与金，以形成奈米线。而新病毒则是使用了类似的方法，在外部覆盖磷酸盐铁与银，然后使用分子辨识(molecular recognition)在其末端拾取奈米管，以达到更有效率的电子传输。

    「我们一开始在没有奈米管的情况下设计该种材料，但其导电性却不够好；然后我们发现病毒会借着分子辨识与奈米管接触。」Belcher表示：「这也是最困难的部份，因为在数十亿病毒会选择中只有两个会拾取顶端的奈米管；这两个病毒有不同的基因码，而且是透过适者生存法则所选出的。」

    所产生出的材料(能以液状大量生产，然后干燥成粉末状)是由5%的碳奈米管所组成；在展示中，该种使用微接触印刷技术所制成的电池，能重复充电数百次且在性能上几乎没有下降。接下来MIT的研究人员希望能进一步提升其以锂为基础的材料配方，透过添加金属到该种磷酸盐锂混合物中，提供更佳的性能；例如氧化镁磷酸盐锂，或是镍磷酸盐锂

(参考原文：MIT harnesses viruses to print 'green' batteries，by R. Colin Johnson)

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，缩写：MIT）是美国一所综合性私立大学，有“世界理工大学之最”的美名。位于麻萨诸塞州的剑桥市，查尔斯河（Charles River）将其与波士顿的后湾区（Back Bay）隔开。今天MIT无论是在美国还是全世界都有非常重要的影响力，培养了众多对世界产生重大影响的人士，是全球高科技和高等研究的先驱领导大学，也是世界理工科菁英的所在地。麻省理工是当今世界上最富盛名的理工科大学，《纽约时报》笔下“全美最有声望的学校”。