中國儲能網(wǎng)訊:日常生活中,紙張一般是承載傳播文字、圖片的功能,但當(dāng)納米技術(shù)通過簡單的工藝賦予它新的功能后,紙張就變成輕巧又廉價的電池。
可以拉伸的“紙電池”
碳納米管的硬度與金剛石相當(dāng),同時擁有良好的柔韌性,可以拉伸。莫斯科大學(xué)的研究人員曾將碳納米管置于1011兆帕的水壓下(相當(dāng)于水下10000米深的壓強(qiáng)),由于巨大的壓力,碳納米管被壓扁。撤去壓力后,碳納米管像彈簧一樣立即恢復(fù)了形狀。
基于碳納米管這一特性,美國斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們將帶有碳納米管和納米線的墨水涂抹在普通的紙張上,制成超輕的柔性可折疊電池和超級電容。
斯坦福大學(xué)材料科學(xué)及工程系的助理教授崔義(音譯)稱:“社會真正需要一個低成本、高性能的能量儲存裝置,就像電池和簡單的超級電容器。”
博士后研究生胡兵(音譯)將上述理論付諸實施。他將一小塊正方形的普通紙浸入墨水中。致使納米管儲存在紙的表面,然后這張紙就能夠放電了,你就會手握著被叫作紙電池的奇妙東西。
在此之前,崔義還曾經(jīng)做過用塑料作基材的實驗,相比之下紙質(zhì)基材的效果要好一些,就是因為紙與墨水的粘合度要好,柔韌性也更好。
未來可用于電動汽車
崔義在談到納米材料時說:“這些納米材料很特別,它們是帶有非常小的小孔的一維結(jié)構(gòu)體。”這些小孔至關(guān)重要,正是它們使得納米材料墨水能夠牢牢地粘在纖維紙上。這使得電池和超級電容器非常耐用,這種紙制超級電容器能夠承受4萬次的充放電循環(huán),要比相同量級的鋰電池更好。
同時,由于能夠快速輸送電力,它們還可以廣泛應(yīng)用于電動汽車或混合動力汽車,而且紙質(zhì)超級電容器由于具有超高的電荷集膚效應(yīng),應(yīng)用在汽車上更有優(yōu)勢。除此之外,這些紙電池可以作為裝飾畫掛在墻上為電器提供電力。
不容忽視的是,新型紙電池的缺點是其電阻過大、價格高昂。研究數(shù)據(jù)表明,這種電池的電阻是采用金屬薄片做電流載體的常規(guī)電池的10倍甚至更多,這會減緩電流的傳輸。影響這些發(fā)明推廣的另一個主要原因是目前碳納米管昂貴的價格。
據(jù)崔義預(yù)測,紙質(zhì)電池最好的應(yīng)用是在分布式電網(wǎng)中作為大規(guī)模電力存儲的裝置,比如將風(fēng)能、太陽能的電力存儲起來。美國加州大學(xué)伯克利分校的化學(xué)教授楊培東(音譯)談到該技術(shù)時指出:“這項技術(shù)具有在短時間內(nèi)商業(yè)化的潛能.我不認(rèn)為它僅僅可以作為能量儲存設(shè)備,對于任何電氣設(shè)備來說,它都是非常好的潛在、低成本的柔性電極。”