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技术还不成熟,性价比不高。
纸电池,是用纸张作为载体的电池。纸电池是由银和碳纳米材料制成的特殊墨水,涂在纸张上制成“纸电池”,为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光。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。
性能数据
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。
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万能的,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。
这种电池避免了传统电池会产生的金属、锂及碱性化合物泄漏问题,对环境无害,可作为一般的家庭废物加以处理。开发公司表示,这种电池价格也十分便宜,当能够实现批量生产时,售价仅为1美分。Enfucell公司首席技术官、华人科学家张霞昌博士是这种纸质电池的主要研发者。由美国伦斯勒理工学院的几位科学家研制出来的一种薄如纸片,可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”最近引起了人们的关注。研究者认为,由于这种纸电池具有诸多的性能,因此将会成为一种新型的能源存储设备。
纸板电池是一种改进的锌锰电池。它以涂有高分子材料的纸张,即浆层纸,代替糊式电池中的浆糊层作为电池正、负极间的隔离层。由于浆层纸很薄,只有0.1~0.2毫米厚,正极粉的填充量可增加20%以上,使电池电荷量提高30%以上。同时,浆层纸的内阻小,电池的大电流放电和连续放电性能较好。因此这种电池又称为高性能锌锰电池。
其实,瑞典林雪平(Linkoping)大学研究团队早在三四年前,就已经成功研制出了纸电池Power Paper。当时,Power Paper可谓是林雪平大学有机电子实验室科学家的心血结晶,而最近研发出来的Power Paper纸电池则是科学团队的“改进”成果,他们意图要创造一种既便宜、环保、可充电,又体积小的超级电池。
目前不只是瑞典林雪平大学在研究纸电池,还有美国伦斯勒理工学院、斯坦福大学等高校,以及中国台湾辉能科技公司等企业也在研究这种新能源电池。纸电池作为新型电池,在还未实现量产与普及之前,读者在此可以提前简单了解一下这种能源电池。
纸电池是一种灵活、重量轻的像“纸张”一样的电池装置,按照一般配比方法,它主要是由纤维素纸加入硬化的碳纳米组成,再通过离子液体作为电解质制成。纸电池是可以折叠的,也可以根据需要进行切割,并且不会对其完整性和效率造成任何损害。如果使用许多组件将纸电池制成单个单元则会变得更加节能。目前有唾液供电纸电池、细菌燃料纸电池、可生物降解纸电池等创新性纸电池。
在日常生活中,主要运用在电子产品中的化学电池有很多缺点,比如寿命有限、容易泄漏和污染环境等;燃料电池又成本高且不易便携;太阳能电池则缺乏通用性。但纸电池就不会有这些基本问题,它是一种超薄、重量轻、可充电、可生物降解、防漏、无毒的灵活储能装置,不仅环保效果好,还具有成本效益,而且可以重复使用和回收利用,明显优于传统常规电池。
纸电池可以运用到各个领域中。并且由于它是新能源电池技术,还可以减小运用上这种电池设备的尺寸和重量。据研究,纸电池在电子产品、医学、汽车和飞机等方面都能够运用。
纸电池可以运用到电子产品中,例如移动电话、计算器、笔记本电脑、数码相机以及各种无线通信设备(鼠标、蓝牙、键盘、扬声器和耳机等)。纸电池替代碱性电池,可以减轻笔记本电脑、移动电话等设备重量,还可以延长这些电子产品的寿命。
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