海藻纖維素電池

海藻纖維素電池

海藻纖維素電池是瑞典科學家用海藻的纖維素製造出了像紙一樣纖薄、輕巧、柔韌的電池,它重量輕、體型修長,儘管目前還不適用於日常電器,但已經可以套用於商店及機場的追蹤設備,之所以說該電池本質上是紙,是因為它主要由纖維素構成,該電池可在幾秒內完成充電,而且充放電100次後的性能也不會出現較大的損耗。

概述

海藻纖維素電池海藻纖維素電池
海藻纖維素電池,是瑞典科學家用海藻的纖維素製造出了像紙一樣纖薄、輕巧、柔韌的電池,可用來追蹤產品從產地到貨架的行蹤,或用來追蹤通過機場安檢的行李的行蹤。電池依靠電化學反應工作,每一個電池包含兩個電極(陰極和陽極),這兩個電極浸沒在電解液中。目前廣泛套用於手機和手提電腦中的鋰電池的陽極由碳組成,陰極由氧化鋰鈷組成,其溶在含有鋰鹽的有機電解液中。當電池被通上電時,電子朝陰極進發,迫使帶正電的鋰離子遠離陰極,進入陽極,當電池放電時,電流讓鋰離子離開陽極返回到陰極。

主要特點

1、瑞典烏普薩拉大學的阿爾伯特·米蘭因和同事發明的電池由海藻中提取的纖維素製成(紙張是由樹木或者棉花中提取的纖維素製成)。海藻纖維素的纖維更加纖細,會使電池的表面積更大,使其能夠存儲更多電荷。
2、纖維本身並不能導電,米蘭因團隊使用了一種常見的導電聚合物聚吡咯(polypyrrole)來包住纖維。聚吡咯通常為無定型黑色固體,不溶不熔,在200℃時會分解,能導電。研究人員將其浸入海藻纖維中,產生了一個能夠導電的混合物。接著,他們在這種合成物中製造出新電池的兩極,用浸過鹽水的濾紙作為電解質。

工作原理

薄如紙片的纖維素電池薄如紙片的纖維素電池
這種新型電池由兩個纖維素電極及夾在其間浸過鹽水的濾紙構成,看起來就像一個三明治,兩個纖維素電極位於兩塊載玻片之間。兩極上附有鉑帶與外界形成導電接觸。在聚吡咯內發生的化學變化存儲和釋放電量,分子在其中以兩種形態存在,也就是術語所稱的“氧化狀態”和“還原狀態”,當這兩種狀態的分子形成迴路時,即產生電流。該電池可在幾秒內完成充電,而且充放電100次後的性能也不會出現較大的損耗。

套用領域

米蘭因博士正在為這種科技成果尋找商業“娘家”。目前,海藻電池的效率僅為鋰離子電池的三分之一,其雖然還不能替代鋰電池,但也有獨特的用武之地,既可用於帶有小型無線電裝置的行李標籤,利用發出的信號讓行李監管者追蹤到行李的位置;也可用於“智慧型”包裝材料,比如帶電子顯示屏的包裝盒。另外,米蘭因博士的電池也可為最近研製成功的紙基電晶體組件充電。

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