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瑞典研制出可充电能折叠能防水的“纸电池”

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发表于 2019-1-9 09:58:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
这是一种由纳米纤维素制成的材料,质地柔软。“纸电池”内的纤维只有20纳米厚,外围覆盖着带电聚合物。相比之下,人头发的厚度为100000纳米,是该纤维厚度的5000倍。
这种“纸电池”的蓄电能力可以和市场上最好的超级电容电池相媲美,一张直径15厘米的“纸电池”就可以储存1法拉的电容。
瑞典科学家近日研制出了一种能作为电池的“纸”,其效率之高,所储存的电能可以和市场上最好的超级电容电池相媲美。
瑞典研制出可充电能折叠能防水的“纸电池”
这种纸电池具有纸张一样的柔软特性,甚至能折叠成千纸鹤。我们或许很快就能在智能手机、智能手表、笔记本电脑和电视上看到这种纸电池的应用。
这是一种由纳米纤维素——与应用在纸张中的纤维素类似——制成的材料。在高压水柱的作用下,这种“纸”的纤维能做到只有20纳米厚,相比之下,人的头发直径约为100000纳米,是该纤维厚度的5000倍。在纳米纤维的外层,覆盖着一层溶解在水溶液里的带电聚苯乙烯塑料。
当这些纳米纤维覆盖上带电塑料后,就成了厚度只有零点几毫米的“纸电池”。一张直径15厘米的“纸电池”能储存高达1法拉的电容,这已经可以和目前市场上见到的超级电容电池(又称法拉电池)相媲美。瑞典林雪平大学有机电子实验室的博士生JesperEdberg解释道:“这些纤维缠结在一起,空隙中的液体则作为电解质。”
“具有电容器功能的薄膜已经存在了一段时间,”研究共同作者、有机电子学教授XavierCrispin说,“现在我们能造出厚厚的纸片。”相关的研究成果发表在近期的《先进科学》(AdvancedScience)杂志上。
这种“纸电池”具有纸张一样的柔软特性,甚至能折叠成千纸鹤,这使其在下一代超薄、易曲的电子设备中具有广阔的潜力。我们或许很快就能在智能手机、智能手表、笔记本电脑和电视上看到“纸电池”的应用。
与传统的电池和电容器不同,这种“纸电池”不含有任何有害化学物质或重金属,而且能够防水。据介绍,这种“纸电池”的性能已经创下了4个世界纪录,包括:最高的有机电子电荷与电容量(分别为1库伦和1法拉);测得最高的有机电导体电流(1安培);最高的同时进行的离子和电子能量;最高的晶体管跨导。
目前摆在研究人员面前的挑战是,如何在工业规模上制造这种“纸电池”。不久前,研究团队从瑞典战略研究基金会获得了3400万克朗(约合3700万欧元)的资助,以开发制造纸电池的机器。
“纸电池”是近期开发环境友好型能源的众多尝试之一。本月早些时候,电化学能源储存网络(ElectrochemicalEnergyStorageNetwork)和法国国家科学研究中心(CNRS)的科学家开发出了一种以钠为原料的电池原型机。
比起目前常用的锂,钠不仅更加丰富(因而更加廉价),而且能储存更多的电能,充电更快,使用寿命也更长。据报道,这些新电池的能量密度大约为90瓦时每千克,大约相当于现代电池的一半,可以和最早的锂离子电池相比,其能量潜力是铅酸汽车电池的两倍。
科学家称,这种新技术将带来“无可比拟的能量表现”,其能量密度将能与锂离子电池相媲美,但寿命延长了两倍。在测试中,这种新电池能够在至少2000次充、放电之后依然没有损耗。
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