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        美研制出可噴涂在物體表面的鋰離子電池

        2012-06-12 02:38:26文/華
        化工管理 2012年8期
        關(guān)鍵詞:收集器黏合劑瓷磚

        文/華 凌

        據(jù)報道,美國萊斯大學(xué)研究人員開發(fā)出一種幾乎可以噴涂在任何物體表面上的鋰離子電池。這種可充電電池組成的噴漆,每一層都代表著傳統(tǒng)電池的組件。該研究發(fā)表在6月28日《自然》在線版上。

        傳統(tǒng)的鋰離子電池把活性層包裝進筒式或其他便攜式容器里,而賴斯大學(xué)的研究人員找到一種方法可將其涂到任何物體表面之上,從而開啟了可以把物體表面變成存儲設(shè)備的可能性。

        研究人員表示:“這意味著傳統(tǒng)包裝的電池已經(jīng)讓位于更為靈活的方法,增加了各種新的存儲設(shè)備的設(shè)計和集成的可能性。最近以來,很多人有興趣用改進外形因素的方式創(chuàng)造新式電源,而這種噴涂電池朝這一方向前進了一大步。”

        該材料可以噴刷到浴室的陶瓷磚、柔性聚合物、玻璃、不銹鋼甚至啤酒杯上。在最初的實驗中,將幾個基于浴室瓷磚的太陽能電池并聯(lián)連接,其可以把實驗室中的光轉(zhuǎn)換成電源。電池可單獨給一套發(fā)光二極管供電6個小時,同時電池提供了穩(wěn)定的2.4伏電壓。研究報告稱,手涂電池在±10%的目標(biāo)內(nèi),其性能顯示出一致性;在經(jīng)過60次充放電循環(huán)后,其容量只有非常小的下降。

        該研究團隊比較艱苦地用數(shù)個小時制定配方、混合和測試這種包含有5層結(jié)構(gòu)的涂料,這些層面分別是兩個電流集電器、陰極、陽極和在中間分隔的聚合物。每一層都經(jīng)過優(yōu)化處理。一是正電流收集器是一種純化的單壁碳納米管與炭黑粒子分散于N-甲基吡咯烷酮的混合物;二是陰極中包含鈷酸鋰、碳和超細(xì)石墨(UFG)粉末黏合劑;三是Kynar Flex樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和二氧化硅聚合物分離涂料分散混合在溶劑中;四是陽極里含有鋰鈦氧化物和黏合劑中的超細(xì)晶混合物;最后一層是負(fù)電流收集器,采用市售的導(dǎo)電銅漆,可用乙醇稀釋。

        研究人員說:“最難的部分是實現(xiàn)機械穩(wěn)定性和使分離器發(fā)揮關(guān)鍵的作用。研究發(fā)現(xiàn),納米管和陰極層黏著得很好,而如果分隔器沒有機械穩(wěn)定性,將會剝離基板。添加PMMA可以給予分離器正向的附著力。一旦經(jīng)過噴涂,瓷磚和其他物品被注入電解液,熱封后會帶電?!?/p>

        研究人員已經(jīng)申請了技術(shù)專利,并打算繼續(xù)完善。他們正在積極尋找在露天更容易創(chuàng)造噴涂電池的電解質(zhì),并且他們還設(shè)想將這種電池設(shè)計成鎖扣式瓦片,以采用任何數(shù)量的方式配置瓷磚。

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