新研發的紙電池與 AA 電池一樣強大,且是由水來活化的

2022/08/07

圖文引用自:明日科學

一項新研發的、由水來活化的可拋式紙電池(paper battery),承諾要對一次性的電子產品產生巨大的影響。這些用於醫療或工業領域上的暫時性器具所產生的電子廢棄物,可能會很容易就累積起來。

短小精幹

研究人員所展示的電池具生物可分解性、由永續材料所製成、組裝起來也很便宜。而且,它能夠根據需求而製成各種形狀與大小。

如果要說明其功率的話,使用這項科技而打造出來的兩單元電池組,已足夠驅動一台液晶顯示器鬧鐘。雖然它短時間還沒有辦法對你的筆電充電,但是已經對低功率感應器與追蹤器具有很多潛力。

研究人員在他們發表的論文中寫到:「我們研發了印刷出來的紙電池,用來提供一次性可拋式電子產品電力,並且最小化它們對環境的影響。這個電池是基於一種金屬空氣電池,其使用鋅作為陽極中的生物可分解金屬,陰極中使用石墨,紙作為兩極間的分隔器、以及以水為基底的電解質。」

組成與活化

這個電池組由氯化鈉鹽的擴散紙所製成,可以只有 1 平方公分大,且是以印刷墨水為基礎。其中一種墨水包含石墨片,用作為陰極(正極端);而在紙另一端的墨水包含了鋅粉末,用作為陽極(負極端)。

第三種墨水是由石墨片與碳黑所構成,印在紙的兩端,在其他兩種墨水之上,將正極與負極端連到兩條電線上。這些電線是接在紙的各一端,浸在蠟中。

接著所需要的,就是小量的水,少至兩滴。這會溶解紙中的鹽,釋放出帶電的離子,而當離子移動時,就會活化電池。藉由將電線接到電子設備上,會形成封閉迴路,意指說電子能從負極端運輸至正極端。

在穩定 1.2 伏特的電壓下,這個紙電池相當於標準 AA 鹼性電池在 1.5 伏特下的表現程度。根據研究團隊所進行的實驗,在添加水約 20 秒之後,電池開始產生電力。

研究人員寫到:「實驗展示說,儘管與當前技術相比,能量密度有限,但是我們的電池仍然適用於廣泛的低功率電子設備、以及物聯網生態系統。」

最佳化的目標

雖然隨著時間過去,紙會乾掉,然後電池表現下降,但是它可以在一定程度之下補充更多的水。在多餘的水之下,在第一次被活化兩小時後,電池仍然能夠產生 0.5 伏特的電壓。

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