提起病毒這一名詞，我們一般會聯想到HIV、SARS等負面詞彙；但如果將其特性應用在特定場景，卻能在很大程度上服務於人類。

近日，麻省理工學院（MIT）的一個研究小組在《自然通訊》雜誌上發表了一篇論文指出，他們可以利用一種叫做M13的經過基因改良的良性病毒，來幫助延長電動汽車的續航里程，最高可達3倍。在電動汽車動力電池續航水平普遍遭遇瓶頸的今天，利用生化手段來解決這一問題實屬首次。

要延長電動汽車的續航里程，無非就是從兩點出發：要麼增加電池數量，要麼增加電池容量。第一個選擇毫無疑問會增加汽車的整備質量，因此即便增加了電池，電動機的負載也隨之增大，續航里程不見得會有提升；所以只能訴諸於第二種選擇，也即增加電池的能量密度。目前，市場絕大多數的電動汽車動力電池都是鋰離子電池（比如BMW i3等純電動車），而鎳氫電池則佔很小一部分（比如豐田Prius混動車），原因就是鋰離子電池的能量密度要大於鎳氫電池。

MIT研究人員提出的解決方案更加超前，其基本原理是：

在鋰-空氣（Lithium-Air ）電池（鋰離子電池的一種）中放入M13良性病毒，然後加入金屬鈀作為催化劑，這種病毒就會「抓取」電解液中的金屬分子，在該應用場景下會凝結成一個直徑約為80納米、由氧化錳凝結而成的納米線（nanowire），其寬度與紅細胞相當。當大量的納米線凝聚在一起後，就形成了一個由氧化錳為材料的鋰離子電池的陰極，在這裡鋰離子進行還原反應生成過氧化鋰（Li2O2）。

那麼這種由病毒製造出的陰極有什麼特點呢？

與一般地通過化學反應製造出的氧化錳不同，這種納米線呈荊刺狀。換句話說，就是增大了陰極上鋰離子反應的表面積，從而增加了電池的能量密度。

這個看起來很簡單的生化電池技術，卻能在很大程度上提升鋰離子電池的能量密度，延長電動汽車的續航里程。當前市場上主流的電動汽車續航里程都160km左右，而MIT的研究人員稱，採用了生化技術的鋰-空氣電池能把續航里程延長到550km。鋰-空氣電池作為動力電池未來的一個重點研究方向，其能量密度已經接近於傳統的汽油。而採用生化電池技術則能進一步提升這一水準。

這裡簡要介紹下所謂的鋰-空氣電池。這是鋰離子電池的一種，其由鋰金屬作為陽極反應物，由空氣中的氧氣作為陰極反應物。與普通的鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池相比，鋰-空氣電池的能量密度要高於前兩者，並且由於陰極使用的是空氣，所以可以進一步減輕電池的體積和重量。鋰-空氣電池是金屬-空氣電池的一種，由於鋰金屬相較納、鈣、鎂、鋅等金屬具備較高的能量密度（3840 mAh/g），所以在金屬-空氣電池的研發中鋰是首選的陽極反應物。

汽油的能量密度為13kW•h/kg，真正傳導至車輪的能量約為1.7kW•h/kg；而鋰-空氣電池的理論能量密度為12kW•h/kg ，即43.2MJ/kg。據理論推導，使用鋰-空氣電池時傳導至車輪的能量密度也可達到1.7kW•h/kg。相較於現在普遍使用的鋰離子電池，鋰-空氣電池的能量密度要高出5-15倍。這就為研發低價位、高續航的大眾化電動汽車提供了理論支持。

其實，第一台汽油機與第一台感應電動機都是誕生於19世紀80年代，可謂是同期工業革命的產物。但在之後的一百多年裡，汽車這種代步工具的動力來源卻被以汽油機為代表的內燃機所統治，電動汽車一直都是邊緣產品。這裡面最主要的原因，並不是內燃機與電動機的發展水平有所差距，而應歸結於最根本能量來源——電池。因為汽車工業中常有的動力電池的能量密度遠低於燃油，所以電池一直沒有成為與燃油並列的能源，也就是我們常說的電動汽車續航里程不足。

不過近幾年隨著電池技術的不斷提升，以及各種新型電池材料的發現與應用，電動汽車動力電池的性能和製造成本得到了進一步優化。目前，電動汽車動力電池主要分為兩類：蓄電池與燃料電池。一般意義上的電動汽車（EV）指的是應用蓄電池的車型，而燃料電池汽車由於其原料是氫氣，所謂被稱之為氫燃料電池汽車（FCEV）。

雖然說Tesla的Model S 85kWh的車型已經可以到達480km的續航水平，但畢竟售價接近9萬美元；而且電池佔用的體積很大，也增加了汽車的整備質量。所以，研發體積小、能量高的動力電池仍然是個重要課題。令人興奮的是，Tesla目前已經在做這件事了。

據 Tesla提交的一份專利顯示，目前Tesla正在研發一套電池/電池混合動力系統，即一個金屬-空氣電池、一個非金屬-空氣電池。這意味著Tesla也在考慮將金屬-空氣電池應用到旗下車型，以進一步增加其續航里程。據悉這一系統能使電動汽車的續航里程達到640km。關於該電池混動系統我在稍後會做詳細的技術解讀。

MIT生化電池技術演示視頻：http://v.youku.com/v_show/id_XNjM2NzU3ODcy.html