Les piles peuvent être fabriquées avec… des virus

Le Massachusetts Institute of Technology a développé non seulement des virus génétiquement modifiés, mais une cathode pour les batteries lithium-air. Par conséquent, les nouvelles cathodes sont meilleures que les anciennes (c’est-à-dire les analogues) fabriquées par des méthodes traditionnelles. L’objectif des chercheurs était d’augmenter la capacité des batteries tout en augmentant la vitesse de charge. La méthode habituelle a été utilisée: dans le cas des batteries lithium-air constituées d’oxyde de manganèse, il a fallu augmenter considérablement la surface utile de la cathode. Mais comment cela s’est-il produit!

Des chercheurs dirigés par Angela M. Belcher ont recouvert la surface de nanofils d’oxyde de manganèse de virus génétiquement modifiés.

Les chercheurs pensent que les batteries lithium-air basées sur des nanofils biotechnologiques pourraient fournir aux véhicules électriques une autonomie plus longue à un coût raisonnable en augmentant encore leur durée de vie. (Photographie ici et ci-dessous par Angela Belcher et d’autres)

Le diamètre des nanofils était de 80 nm et les virus qui les recouvraient (M13) capturaient les molécules métalliques de la solution aqueuse environnante. Les méthodes traditionnelles de croissance électrochimique de telles fibres produisent des surfaces assez lisses. Les virus qui captent les molécules métalliques à des moments différents et de manière relativement aléatoire produisent une surface très irrégulière, créant ainsi une zone de travail beaucoup plus grande pour une même longueur de fil :

Il est également important que le processus se déroule à température ambiante et dans des conditions normales, et les procédés électrochimiques classiques de fabrication de cathodes nécessitent des opérations très énergivores.

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GM a justifié l’habillage en peau de mouton : les paramètres cathodiques obtenus étaient bien meilleurs que ceux utilisés dans les batteries lithium-air traditionnelles (jusqu’à 500-600 Wh/kg). On nous dit que le lithium-ion de votre ordinateur portable et de votre téléphone portable (pas plus de 200 W/kg) est environ trois fois supérieur à celui de ses habitants.

En attendant la question favorite («Quelle capacité a-t-il?»), nous notons que pour l’instant nous ne parlons que de la cathode, et la capacité totale d’un tel dispositif de stockage est déterminée non seulement par les matériaux de la cathode, mais également. à travers d’autres composants. Encore une fois, un autre inconvénient fondamental des batteries lithium-air — leur durée de vie limitée — n’a pas pu être complètement surmonté. En particulier, le modèle expérimental n’a résisté qu’à 50 cycles de charge-décharge sans perte significative de capacité.

Les nanofils d’oxyde de manganèse utilisés avec les virus ont une surface très développée, ce qui augmente considérablement le taux d’accumulation de charge dans les nouvelles batteries à cathode.

Néanmoins, les travaux montrent que l’utilisation d’organismes génétiquement modifiés dans un tel domaine n’est en aucun cas une invention et se justifie même en termes de coûts.

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