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利用木漿可打造高容量軟性電池?

上網時間: 2015年06月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:木漿  電池  奈米纖維素  3D  軟性電池 

瑞典皇家理工學院(KTH Royal Institute of Technology)與美國史丹佛大學(Stanford University)的研究人員們最近發現一種可從木漿中製造出彈性化高容量軟性電池的方法。

研究人員們利用從樹木纖維分解出的奈米纖維素,製作出一種彈性化的泡沫狀電池材料,據稱能夠承受衝擊與壓力。

這種新式木製氣體凝膠材料的好處之一在於能夠用於3D結構中。相較於採用傳統電池的結構,這種3D結構能夠在更小的空間中儲存更多電能。

「電池的輕薄度一直存在限制,但以3D方法製造就沒什麼關係了,」 KTH研究員Max Hamedi表示,「因此,我們不再受限於傳統的2D結構了。我們能夠以3D方式進行製造,以便能夠在更小的空間中加入更多電子。」

「3D的多孔徑材料一直被認為是打造電極的障礙。但我們已經證實這並不構成問題。事實上,這種結構與材料架構讓電池的設計更具彈性度與自由度。」

製造這種材料的過程是先從分解樹木纖維開始,使其分解到更薄約1百萬倍。然後再將所形成的奈米纖維加以溶解、冷凍,然後再加以冷凍乾燥,使得水份不經過液態過程而直接蒸發。

接著,這種材料還會經過一個分子穩定的過程,使材料不至於塌陷。

「其結果是形成一種強韌、輕薄且柔軟的材料,」Hamedi表示,「這種材料有點類似於泡棉床墊,只不過它較堅硬、輕量以及多孔。可以用手觸摸而不至於破壞它。」


用木漿奈米纖維素製造的軟性電池特寫。
(來源:Max Hamedi與KTH Wallenberg木材科學中心)

完成的氣體凝膠可用電子特性處理。「我們利用一種近乎原子級精確度的技術,增加可在氣體凝膠內導電的墨水,可用於塗覆在整個表面上,」Hamedi說。

以表面積來看,Hamedi表示這種材料相當於人體一對肺部,展開後約相當於一個足球場的大小。同樣地,這種電池材料的每1立方分米展開後也將覆蓋整個足球場。

Hamedi解釋,「這種材質可讓你隨心所欲地按壓。雖然目前已經有軟性與可撓性電子產品了,但這種材料還具備了可抗衝擊與耐撞的新特性。」

這種氣體凝膠電池可用於電動汽車車體中,也可以用於服飾,縫在衣物中作為內襯。

這項研究在KTH的瓦倫堡木材科學中心(Wallenberg Wood Science Center)進行。 KTH教授Lars Wagberg也參與了這項研究,他在氣體凝膠方面的研究是這項軟性電子開發的基礎。另一名合作夥件是史丹佛大學研究員Yi Cui,主要負責電池研究。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Wood aerogel promises elastic high-capacity batteries,by Paul Buckley)





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