複数のウイルス遺伝子を用いて,遺伝子工学による高性能リチウムイオン電池の製造.

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー
• バイオテクノロジー バイオテクノロジー

背景:

• 高電力のアプリケーションには,高い速度でより多くのエネルギーを供給する材料が必要です.
• ナノ構造の電極は,リチウムイオン (Li+) バッテリーにおけるイオンと電子の移転を強化します.
• 低電子伝導性は,バッテリー電極のいくつかの材料の使用を制限します.

研究 の 目的:

• 高性能バッテリー電極材料を製造するための新しい生物学的支架を開発する.
• ナノ構造の無形鉄リン酸 (a-FePO4) 電極を作成するためのウイルスを設計する.
• バイオテンプレート材料を使用したLi+電池の電力性能とサイクル安定性を向上させるため.

主な方法:

• ウイルスを遺伝子操作して,単一壁の炭素ナノチューブ (SWNTs) に親和性を持つペプチドを表示する.
• 溶融ペプチドは,無形鉄リン酸塩 (a-FePO4) をウイルスのコートタンパク質に核化することができる.
• 低温電極製造のためのバイオテンプレートアプローチを使用.

主要な成果:

• エンジニアリングされたウイルスのクローンは,SWNTsに対する高い親和性を示しました.
• その結果得られたa-FePO4電極は,結晶リチウム鉄リン酸 (c-LiFePO4) と比較できる電力性能を示した.
• 1Cでサイクリングした際の優れた容量保持が達成されました.

結論:

• 環境に害のない低温生物学的支架は,電極製造を容易にする.
• この方法により,以前に限られた低電子伝導性を有する材料を使用できます.
• ウイルス・スカフォールドアプローチは,先進リチウムイオン電池材料のための有望な経路を提供します.