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厚度不到1毫米的“能量纸”,存电量堪比超级电容

上网日期: 2015年12月10日 ?? 作者: Jean-Pierre Joosting ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:能量纸? 纳米纤维素? 超级电容?

瑞典林雪平大学(Linkoping University)的有机电子实验室开发出一种由纳米纤维素和导电高分子组成的“能量纸”(power paper),是一种具有强大储电能力的新材料,结合了纳米纤维素与导电聚合物,据称可储存高达1法拉的电量。

根据研究人员表示,在这张直径约15公分、厚度还不到1毫米的薄纸上,大约可储存1法拉的电量,相当于目前市面上的超级电容器。这种材料可重复充电数百次,每次完全充电仅需几秒钟。

新型「能量纸」可储存1法拉电量《电子工程专辑》

这种能量纸十分适用于一些持续增加可再生能源用量而需要储存能量新方法的领域,无论是从夏天到冬天、起风还是平静无波的日子,以及从阳光灿烂到阴霾的天气。

再者,相较于目前市面上的电池与电容器,这种能量纸可以采用简单的材料制成——可再生的纤维素和易于取得的聚合物。它的重量轻、不需要采用危险的化学材料或重金属,而且是防水的。这使得能量纸有潜力取代目前用于智能手机与平板电脑中的电池与超级电容器

“薄膜已经在电容器中使用一段时间了。我们所做的是在三维空间中生产这种材料。我们可以生产较厚的层迭,”林雪平大学有机电子学教授Xavier Crispin表示。

该研究已经发布于最新一期的《先进科学 》(Advanced Science)期刊中。除了Xavier Crispin以外,其他共同作者还包括来自瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)、瑞典公司Technical University of Denmark、丹麦技术大学(Technical University of Denmark)以及美国肯塔基大学(University of Kentucky)的研究人员。

这种能量纸的材质外观看起来以及感觉起来就像是胶纸一样,研究人员还拿它来折纸鹤——由此也可知道其强韧度。

这种材料的结构基础是纳米纤维素,这是一种使用高压水分解成薄至直径20nm的纤维素纤维。当纤维素纤维存在水溶液时,带电聚合物(PEDOT:PSS)也被加进水溶液中。该聚合物接着形成围绕纤维的轻薄涂层。

“由于纤维之间彼此缠结,其间的液体则可作为电解质,”与Abdellah Malti共同进行实验的博士生Jesper Edberg解释。

新的纤维素聚合物材料写下了同时导电离子与电子的新纪录,同时也解释了其于能源储存方面的能力。此外,这种材料也为持续迈向更高储存容量的发展开启了一扇大门。

瑞典基金会Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW)自2012年以来持续资助这项能量纸(Power Papers)计划的研究。

新的能量纸就像普通纸浆一样,在造纸时必须先脱水。因此,目前的挑战在于开发出一种工业规模的脱水过程。

Berggren 表示,“在与KTH、Acreo和Innventia等单位的合作下,我们刚刚获得了瑞典战略研究基金会(Swedish Foundation for Strategic Research)约3,400万瑞典克朗(SEK)的资助,接下来我们将继续开发出更合理的生产工艺——一台制造能量纸的‘造纸机’!”

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载







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