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瑞典科學家研製出海藻纖維素電池
最近,瑞典科學家用海藻的纖維素製造出了像紙一樣纖薄、輕巧、柔韌的電池,可用來追踪產品從產地到貨架的行踪,或用來追踪通過機場安檢的行李的行踪。相關研究發表在最新一期的《納米快報》(Nano Letters)上。

電池依靠電化學反應工作,每一個電池包含兩個電極(陰極和陽極),這兩個電極浸沒在電解液中。目前廣泛應用於手機和手提電腦中的鋰電池的陽極由碳組成,陰極由氧化鋰鈷組成,其溶在含有鋰鹽的有機電解液中。當電池被通上電時,電子朝陰極進發,迫使帶正電的鋰離子遠離陰極,進入陽極,當電池放電時,電流讓鋰離子離開陽極返回到陰極。

瑞典烏普薩拉大學的阿爾伯特·米蘭因和同事發明的電池由海藻中提取的纖維素製成(紙張是由樹木或者棉花中提取的纖維素製成)。海藻纖維素的纖維更加纖細,會使電池的表面積更大,使其能夠存儲更多電荷。

然而,纖維本身並不能導電,米蘭因團隊使用了一種常見的導電聚合物聚吡咯(polypyrrole)來包住纖維。聚吡咯通常為無定型黑色固體,不溶不熔,在200℃時會分解,能導電。研究人員將其浸入海藻纖維中,產生了一個能夠導電的混合物。接著,他們在這種合成物中製造出新電池的兩極,用浸過鹽水的濾紙作為電解質。

這種新型電池由兩個纖維素電極及夾在其間浸過鹽水的濾紙構成,看起來就像一個三明治,兩個纖維素電極位於兩塊載玻片之間。兩極上附有鉑帶與外界形成導電接觸。在聚吡咯內發生的化學變化存儲和釋放電量,分子在其中以兩種形態存在,也就是術語所稱的“氧化狀態”和“還原狀態”,當這兩種狀態的分子形成迴路時,即產生電流。該電池可在幾秒內完成充電,而且充放電100次後的性能也不會出現較大的損耗。

米蘭因博士正在為這種科技成果尋找商業“娘家”。目前,海藻電池的效率僅為鋰離子電池的三分之一,其雖然還不能替代鋰電池,但也有獨特的用武之地,既可用於帶有小型無線電裝置的行李標籤,利用發出的信號讓行李監管者追踪到行李的位置;也可用於“智能”包裝材料,比如帶電子顯示屏的包裝盒。另外,米蘭因博士的電池也可為最近研製成功的紙基晶體管組件充電。
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