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紙電池應(yīng)用介紹和前景
紙電池是一種片狀纖維素所制成的電池，由于和片狀纖維素和紙相似，故得名。它的制造方法是在片狀纖維素上面填滿了排列整齊的碳納米管。碳納米管是作為電極，用以導(dǎo)電。它的功用既像鋰離子電池，又像超級電容器。相較于一般傳統(tǒng)電池，它能提供一個長期，穩(wěn)定的功率輸出，并像超級電容器一樣能快速放出高能量。
一般傳統(tǒng)電池是將數(shù)個單獨的組件組合起來，然而紙電池卻是將所有的電池組件集合在一個單一的結(jié)構(gòu)內(nèi)，使之更加有效能。用于紙電池的納米材料是很特別的，是直徑極小的一維結(jié)構(gòu)，有助納米材料制成的墨水緊緊粘在紙張上，令電池和超級電容器非常耐用，紙電容器壽命可能長達(dá)4萬個充電和放電周期。
與傳統(tǒng)電池相同，這種新型電池的組成部分也包括電極、電解液和隔離膜。具體而言，這種新型的紙電池是由植入了電極和電解液的纖維素紙構(gòu)成，其中纖維素紙就起到了隔離物的作用。電極分別是加入纖維素中的碳納米管和覆蓋在纖維素制成的薄膜上的金屬鋰；而電解液就是六氟磷酸鋰溶液。美國倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)家就是通過把電池的三部分綜合到薄薄的一張紙上，而制成了這種新型紙電池。
研究顯示，在2伏的電壓下，這種新型紙電池每克能產(chǎn)生10毫安的電流。據(jù)介紹，這種新型的電池除了制作方法創(chuàng)新外，還具有很多重要的特性，比如說柔韌性。這種新型的紙電池由于成分主要是纖維素，因此保持了紙的一些特性，具有較好的柔韌性。根據(jù)實驗顯示，這種電池對溫度的適應(yīng)能力相當(dāng)強，在-70℃至150℃的溫度區(qū)間都能正常使用。
這種紙電池與傳統(tǒng)電池相比，在儲存能源和充電周期壽命方面的表現(xiàn)一樣良好。實驗顯示，將碳納米管紙張放入傳統(tǒng)充電池，可減少20%重量。加州大學(xué)伯克萊分?；瘜W(xué)教授楊培東認(rèn)為，這種技術(shù)可在短期內(nèi)商業(yè)化。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系的孫克寧教授認(rèn)為，每一種電池都是根據(jù)不同的需要而特別設(shè)計和發(fā)明的。由于不同的電池有不同的特性，所以某一種電池不可能是的，這種新型紙電池也不例外。
新型紙電池作為一種新概念電池，運用前景肯定是有的。但是從公布的紙電池的生產(chǎn)方法上看，生產(chǎn)這種紙電池所需要的碳納米管的生產(chǎn)成本很高，不適合大批量生產(chǎn)，因此其實用性也是有限的。還只能把這種新型紙電池定位為一種探索性研究發(fā)明。由于工藝和其他方面的原因，它并不能替代廣泛使用的其他種類的電池，也不可能在短時間內(nèi)占有市場。
對于筆記本電腦、手機、數(shù)碼相機乃至汽車都是一種理想的驅(qū)動裝置。因為可塑性強，這種電池甚至可以被做成車門的形狀。在驅(qū)動微型醫(yī)療裝置(譬如心臟起搏器)方面有著其它電池不可比擬的優(yōu)勢。研究者正在努力降低紙電池的成本，期望未來能夠像印刷報紙那樣，利用印刷技術(shù)大量制造電池。