纸电池

　　1简介

　　当前，电池(battery)重量与寿命一直阻碍电动汽车与货车实现商业化发展。而这种纸电池可用来给电动车或混合动力车等提供动力，有助减轻电子产品的重量，延长产品寿命，以后还有可能带动纸质电子产品的问世。

　　科研人员在研究报告中表示：利用成熟的纸张技术，将可传导的纸用作集电器和电极，创造出了一种低成本、轻质且高效的能源储备途径。

　　斯坦福福大学材料科学与工程学助理教授、研究报告的作者之一崔屹说：社会确实需要低成本、高效能的能源储存设备，例如电池与简单的超级电容器等。有朝一日，纸电池可能用于手提电脑、手机或太阳能板。

　　2特色

　　用于纸电池的纳米材料是很特别的，是直径极小的一维结构，有助纳米材料制成的墨水紧紧粘在纸张上，令电池和超级电容器非常耐用，纸电容器寿命可能长达4万个充电和放电周期。

　　与传统电池相同，这种新型电池的组成部分也包括电极、电解液和隔离膜。具体而言，这种新型的纸电池是由植入了电极和电解液的纤维素纸构成，其中纤维素纸就起到了隔离物的作用。电极分别是加入纤维素中的碳纳米管和覆盖在纤维素制成的薄膜上的金属锂；而电解液就是六氟磷酸锂溶液。美国伦斯勒理工学院的科学家就是通过把电池的三部分综合到薄薄的一张纸上，而制成了这种新型纸电池。

　　研究显示，在2伏的电压下，这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。据介绍，这种新型的电池除了制作方法创新外，还具有很多重要的特性，比如说柔韧性。这种新型的纸电池由于成分主要是纤维素，因此保持了纸的一些特性，具有较好的柔韧性。根据实验显示，这种电池对温度的适应能力相当强，在-70℃至150℃的温度区间都能正常使用。

　　3前景

　　这种纸电池与传统电池相比，在储存能源和充电周期寿命方面的表现一样良好。实验显示，将碳纳米管纸张放入传统充电池，可减少20%重量。加州大学伯克莱分校化学教授杨培东认为，这种技术可在短期内商业化。

　　4优点

　　由美国伦斯勒理工学院的几位科学家研制出来的一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”引起了人们的关注。认为，由于这种纸电池具有诸多的性能，因此将会成为一种新型的能源存储设备。

　　这种电池避免了传统电池会产生的金属、锂及碱性化合物泄漏问题，对环境无害，可作为一般的家庭废物加以处理。开发公司表示，这种电池价格也十分便宜，当能够实现批量生产时，售价仅为一美分。

　　Enfucell公司首席技术官、华人科学家张霞昌博士是这种纸质电池的主要研发者。张霞昌介绍说，这种电池可作为智能卡、音乐贺卡和电子报纸等的电源，并可用于RFID（射频识别）电子标签。随着RFID技术的迅速发展，这种纸质电池的潜在市场未来有望达到几十亿美元。

　　那么，这种新型纸电池会对我们的生活产生怎样的影响？它的发展空间到底有多大？这些话题或许还有待科学家们的进一步探讨。

　　5新型

　　将来有一天，轻型电池可以用普通的纸生产，为目前正在使印刷品慢慢消失的电子邮件、电子书和网络新闻等的发送和阅读装置供电。

　　美国加利福尼亚州斯坦福大学的科学家日前在报告中说，他们已经成功地把涂上一层银碳纳米材料的纸转变成“纸电池”，有望成为一种全新的轻型高效蓄能的方法。帮助涂层附着在纸上的同一特性使它附着在单壁碳纳米管和镀银纳米线薄膜上。初步的研究发现，利用硅纳米线制成的电池，效率是用来给笔记本电脑等装置供电的锂离子电池的10倍。

　　科学家在发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文中说：“利用成熟的造纸技术，通过把具有传导性的纸作为集电器和电极，可以制成低成本、轻薄和高效的蓄电仪器。”

　　人们可以利用这种电池为电子仪器或者混合动力车供能。利用这种电池，电子仪器会变得更轻，持续时间更长，而且有一天可能会产生纸电子产品。电池的重量和寿命是电力车和货车在商用发展方面遇到的一大障碍。

　　斯坦福大学原料科学及工程学副教授和这篇论文的联合作者崔义(Yi Cui)说：“我们的社会确实需要一种低成本、高能蓄能设备，例如电池和简易超级电容器等。”崔艺表示，除了便携电子仪器和佩戴式电子仪器可以使用它以外，“我们的纸超级电容器还可应用到所有需要瞬时大功率能量的设备上。由于我们的纸电池和超级电容器的成本很低，它们还适用于并网能量储备。”加州大学伯克利分校的化学教授杨培东(Peidong Yang)表示，该技术会在短期内实现商业化。

　　6取代

　　一些报道称，这种新型纸电池有望替代消费电子用品领域常用的锂电池专家对此将作如何解释呢？

　　哈尔滨工业大学理学院应用化学系的孙克宁教授认为，每一种电池都是根据不同的需要而特别设计和发明的。由于不同的电池有不同的特性，所以某一种电池不可能是万能的，这种新型纸电池也不例外。

　　新型纸电池作为一种新概念电池，运用前景肯定是有的。但是从公布的纸电池的生产方法上看，生产这种纸电池所需要的碳纳米管的生产成本很高，不适合大批量生产，因此其实用性也是有限的。还只能把这种新型纸电池定位为一种探索性研究发明。由于工艺和其他方面的原因，它并不能替代广泛使用的其他种类的电池，也不可能在短时间内占有市场。

　　对于笔记本电脑、手机、数码相机乃至汽车都是一种理想的驱动装置。因为可塑性强，这种电池甚至可以被做成车门的形状。在驱动微型医疗装置(譬如心脏起搏器)方面有着其它电池不可比拟的优势。研究者正在努力降低纸电池的成本，期望未来能够像印刷报纸那样，利用印刷技术大量制造电池。

　　7进展

　　电池可以像纸一样。台湾辉能科技公司自主研发的超薄柔性电池FLCB的厚度仅有 0.33mm，可以像纸一样任意被裁减，而且穿刺、撕裂、撞击、甚至枪击都不会导致漏液。FLCB 还能耐高温，1300 摄氏度高温喷枪火烧它也不会起火或爆炸。预计年中上市。