众所周知,废电池中含有汞、镉、铅、锌等重金属有毒物质,一旦进入土壤、水体,会对环境造成污染。
近日,发表在《Advanced Science》上的一项新研究中,来自新加坡南洋理工大学的研究团队开发了一种由电极组成的锌电池,这些电极被丝网印在一张用水凝胶加固的纤维素纸的两面。
电池是人们生活的必需品。但是,废旧电池会对环境造成一定的污染,因此近些年来,科学界一直努力研发环保电池。近日,据外媒报道,新加坡南洋理工大学(NTU)的科学家开发出纸一样薄的可生物降解锌电池。研究人员认为,这种新材料有望持续地为未来的柔性可穿戴电子设备提供动力。
这种新型锌电池由电极组成,这些电极被丝网印刷在一张水凝胶强化纤维素纸的两面。电极上涂有一层金薄片,以增加电池的导电性。该电池的厚度约为0.4毫米,大约是两根人类头发的厚度。
研究人员表示,一旦这个电池达到其使用寿命,它可以被埋在土壤中,在土壤中电池将在一个月内完全分解。
研究人员在论文中描述了这项惊人的成果,一个4×4厘米的方形印刷纸电池,为一个小型电风扇供电长达45分钟。研究人员表示:弯曲电池不会中断对风扇的供电。
研究人员认为,这个新型柔性电池,未来可用于柔性电子产品,例如可穿戴设备和可折叠智能手机,还可用于生物医学传感器和健康监测器。更重要的是,这种新电池对环境不造成污染。它由可生物降解的纤维素和水凝胶制成,因此也可以极大地帮助解决电子垃圾问题。
研究人员相信这个“纸电池”可有助于解决电子废物的问题,因为它是无毒的,不需要铝或塑料外壳来封装电池组件。避免了这些封装层还能让电池能够在更小的系统中存储更多的能量。
题为Printed Zinc Paper Batteries的相关研究论文发表在《先进科学》
一旦电池耗尽,它可以被埋在土壤中,并在一个月内完全分解。这种可生物降解电池有朝一日可以成为为智能手机和可穿戴电子设备供电的一种环境可持续性选择。
在一项概念验证实验中,研究人员演示了一个4×4厘米见方的印刷纸电池如何为一个小型电扇供电至少45分钟,而且,弯曲或扭动电池并没有中断供电。
在另一项使用4x4厘米电池为LED供电的实验中,研究人员切掉了纸电池的一部分,但LED仍然亮着。这表明切割并不影响电池的功能。
研究人员表示,传统电池有多种型号和尺寸,以为各种类型的设备提供电源。然而,选择合适的类型也是一个繁琐的过程。这项研究展示了一个更简单更廉价的方法制造电池。它可以减少所需的形状和尺寸而不损失效率。这些特性使这种新型纸电池非常适合集成到正在逐步开发的柔性电子产品中,例如已经上市的可折叠智能手机,或者用于健康监测的生物医学传感器中。
该研究共同通讯作者、南洋理工大学电气与电子工程学院助理教授Lee Seok Woo说:“我们开发的纸电池将有助于解决电子垃圾问题,因为印刷纸电池是无毒的,不需要铝或塑料外壳来封装电池组件。避免包装层也可以使我们的电池在更小的系统中存储更多能量。” |