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纸电池应用介绍和前景

 发布时间:2019-03-25      点击量:686

纸电池是一种片状纤维素所制成的电池,由于和片状纤维素和纸相似,故得名。它的制造方法是在片状纤维素上面填满了排列整齐的碳纳米管。碳纳米管是作为电极,用以导电。它的功用既像锂离子电池,又像超级电容器。相较于一般传统电池,它能提供一个长期,稳定的功率输出,并像超级电容器一样能快速放出高能量。 

 

一般传统电池是将数个单独的组件组合起来,然而纸电池却是将所有的电池组件集合在一个单一的结构内,使之更加有效能。用于纸电池的纳米材料是很特别的,是直径极小的一维结构,有助纳米材料制成的墨水紧紧粘在纸张上,令电池和超级电容器非常耐用,纸电容器寿命可能长达4万个充电和放电周期。 

 

与传统电池相同,这种新型电池的组成部分也包括电极、电解液和隔离膜。具体而言,这种新型的纸电池是由植入了电极和电解液的纤维素纸构成,其中纤维素纸就起到了隔离物的作用。电极分别是加入纤维素中的碳纳米管和覆盖在纤维素制成的薄膜上的金属锂;而电解液就是六氟磷酸锂溶液。美国伦斯勒理工学院的科学家就是通过把电池的三部分综合到薄薄的一张纸上,而制成了这种新型纸电池。 

 纸电池

研究显示,在2伏的电压下,这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。据介绍,这种新型的电池除了制作方法创新外,还具有很多重要的特性,比如说柔韧性。这种新型的纸电池由于成分主要是纤维素,因此保持了纸的一些特性,具有较好的柔韧性。根据实验显示,这种电池对温度的适应能力相当强,在-70℃至150℃的温度区间都能正常使用。 

 

这种纸电池与传统电池相比,在储存能源和充电周期寿命方面的表现一样良好。实验显示,将碳纳米管纸张放入传统充电池,可减少20%重量。加州大学伯克莱分校化学教授杨培东认为,这种技术可在短期内商业化。 

 

哈尔滨工业大学理学院应用化学系的孙克宁教授认为,每一种电池都是根据不同的需要而特别设计和发明的。由于不同的电池有不同的特性,所以某一种电池不可能是的,这种新型纸电池也不例外。 

 

新型纸电池作为一种新概念电池,运用前景肯定是有的。但是从公布的纸电池的生产方法上看,生产这种纸电池所需要的碳纳米管的生产成本很高,不适合大批量生产,因此其实用性也是有限的。还只能把这种新型纸电池定位为一种探索性研究发明。由于工艺和其他方面的原因,它并不能替代广泛使用的其他种类的电池,也不可能在短时间内占有市场。 

 

对于笔记本电脑、手机、数码相机乃至汽车都是一种理想的驱动装置。因为可塑性强,这种电池甚至可以被做成车门的形状。在驱动微型医疗装置(譬如心脏起搏器)方面有着其它电池不可比拟的优势。研究者正在努力降低纸电池的成本,期望未来能够像印刷报纸那样,利用印刷技术大量制造电池。 

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