可充電“紙電池”研究取得新進展:或重寫電能存儲教科書

可充電“紙電池”研究取得新進展:或重寫電能存儲教科書

通過百萬計的奈米纖維、並結合導電聚合物塗層封裝,科學家們已經創建出了可以存儲大量電荷的“紙電池”(power paper)。其能夠反覆充電上百次,且充電只需數秒鐘。它重量非常輕,創建過程中無需加入有毒化學物質或重金屬。最終,它將能夠為各種設備提供多種形式的可再生能源。瑞典林雪平大學(Linköping University)有機電子實驗室稱,除了保留普通紙張的特點,’紙電池’還擁有一定的可塑性​​。

科學家們已經創建出了能夠儲存大量電能的’電池紙’,其擁有輕量、極薄、可折疊等特性,或有朝一日為現代超薄的電子設備提供電能。

研究人員們展示了’紙電池’的靈活性與強度,甚至表示可以用’一張紙’來折疊出紙鶴。只需一張寬15cm、厚0.1mm的新型’紙電池’,就可以存儲1法拉電容的電荷(類似於超級電容器)。

該實驗室拿下了四個世界級的超級電容器記錄——[1]最高有機電子的電荷與電容量(1庫侖2法拉);[2]測得最高的有機導體電流(1安培);[ 3]最高同時進行的離子與電子能量;[4]最高電晶體跨導。

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有機電子實驗室的部分研究人員(最右為Xavier Crispin)。

有機電子學教授Xavier Crispin表示:“電容器形式的薄膜,其存在已有一段時間。而我們所做的,就是將這種材料以三維形式生產出來,我們可以造出厚厚的紙片”。

其主要構建材料為奈米纖維素(nanocellulose),即將纖維素分解成直徑大約20nm的纖維。然後將這些奈米纖維素浸泡在含有帶電聚合物PEDOT:PSS的溶液中。

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在實驗室中混合’紙電池’的Jesper Edberg和Isak Engquist。

瑞典林雪平大學博士生Jesper Edberg稱:“覆蓋的纖維纏結在一起,空隙中的液體則作為電解液”。這種紙電池擁有特殊的能量儲存能力,研究人員們將繼續研究,以開發出更高的容量。

新款紙電池的製備工作,與使用纖維紙漿的傳統紙張一樣(脫水方式相同),但最大的挑戰是如何在工業化中適應這一過程。

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將’紙電池’倒在培養皿上。

Berggren教授表示:“與KTH、Acreo和Innventia攜手,我們剛剛從瑞典戰略研究基金會那裡拿到了3400萬克朗的資金,以繼續探索合理的生產方法,即一款針對紙電池的造紙機”。

自2012年以來,這項研究一直受到了Knut和Alice Wallenberg基金會的資助。此外,該項目還包括了來自瑞典皇家理工學院、Innventia、丹麥技術大學、以及肯塔基大學的研究人員。

有關這項研究的詳細內容,已經發表在近日出版的《先進科學》(Advanced Science)期刊上。

[編譯自:Gizmag , 來源:Linköping University]

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