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新型“能源纸”储能性能出众,或重写电能存储教科书
梅西 2015-12-09
导语

瑞典林雪平大学有机电子实验室的研究人员与丹麦和美国同行合作开发出的新材料——储能能力出众的“能源纸”,其由纳米纤维素和导电聚合物制成,可反复充电数百次,每次充电只需要几秒钟。

       通过百万计的纳米纤维、并结合导电聚合物涂层封装,科学家们已经创建出了可以存储大量电荷的“纸电池”(power paper)。其能够反复充电上百次,且充电只需数秒钟。它重量非常轻,创建过程中无需加入有毒化学物质或重金属。最终,它将能够为各种设备提供多种形式的可再生能源。瑞典林雪平大学(Link ping University)有机电子实验室称,除了保留普通纸张的特点,‘纸电池’还拥有一定的可塑性。

       科学家们已经创建出了能够储存大量电能的“电池纸”,其拥有轻量、极薄、可折叠等特性,或有朝一日为现代超薄的电子设备提供电能。

       研究人员们展示了“电池纸”的灵活性与强度,甚至表示可以用“一张纸”来折叠处纸鹤。只需一张宽15cm、厚0.1mm的新型“纸电池”,就可以存储1法拉电容的电荷(类似于超级电容器)。

       由于“纸电池”,该实验室拿下了四个世界级的超级电容器记录:

  • [1]最高有机电子的电荷与电容量(1库伦2法拉);
  • [2]测得最高的有机导体电流(1安培);
  • [3]最高同时进行的离子与电子能量;
  • [4]最高晶体管跨导。

有机电子实验室的部分研究人员(最右为Xavier Crispin)。

       有机电子学教授Xavier Crispin表示:“电容器形式的薄膜,其存在已有一段时间。而我们所做的,就是将这种材料以三维形式生产出来,我们可以造出厚厚的纸片”。

       其主要构建材料为纳米纤维素(nanocellulose),即将纤维素分解成直径大约20nm的纤维。然后将这些纳米纤维素浸泡在含有带电聚合物PEDOT:PSS的溶液中。

在实验室中混合“纸电池”的Jesper Edberg和Isak Engquist

       瑞典林雪平大学博士生Jesper Edberg称:“覆盖的纤维缠结在一起,空隙中的液体则作为电解液”。这种纸电池拥有特殊的能量储存能力,研究人员们将继续研究,以开发出更高的容量。

       新款纸电池的制备工作,与使用纤维纸浆的传统纸张一样(脱水方式相同),但最大的挑战是如何在工业化中适应这一过程。

       Berggren教授表示:“与KTH、Acreo和Innventia携手,我们刚刚从瑞典战略研究基金会那里拿到了3400万克朗的资金,以继续探索合理的生产方法,即一款面向纸电池的造纸机”。

       自2012年以来,这项研究一直受到了Knut和Alice Wallenberg基金会的资助。此外,该项目还包括了来自瑞典皇家理工学院、Innventia、丹麦技术大学、以及肯塔基大学的研究人员。

       有关这项研究的详细内容,已经发表在近日出版的《先进科学》(Advanced Science)期刊上。


Xavier Crispin教授简介:

瑞典林雪平大学有机电子学教授,Email:xavier.crispin@liu.se


Magnus Berggren教授简介:

瑞典林雪平大学有机电子学教授Email:magnus.berggren@liu.se

(本文整理自瑞典林雪平大学官网http://www.liu.se

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
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