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美研制出可喷涂在物体表面的锂离子电池

日期:2012-7-2
美国莱斯大学研究人员开发出一种几乎可以喷涂在任何物体表面上的锂离子电池。这种可充电电池组成的喷漆,每一层都代表着传统电池的组件。该研究发表在6月28日《自然》在线版上。
传统的锂离子电池把活性层包装进筒式或其他便携式容器里,而赖斯大学的研究人员找到一种方法可将其涂到任何物体表面之上,从而开启了可以把物体表面变成存储设备的可能性。
研究人员表示:“这意味着传统包装的电池已经让位于更为灵活的方法,增加了各种新的存储设备的设计和集成的可能性。最近以来,很多人有兴趣用改进外形因素的方式创造新式电源,而这种喷涂电池朝这一方向前进了一大步。”
该材料可以喷刷到浴室的陶瓷砖、柔性聚合物、玻璃、不锈钢甚至啤酒杯上。在最初的实验中,将几个基于浴室瓷砖的太阳能电池并联连接,其可以把实验室中的光转换成电源。电池可单独给一套发光二极管供电6个小时,同时电池提供了稳定的2.4伏电压。研究报告称,手涂电池在±10%的目标内,其性能显示出一致性;在经过60次充放电循环后,其容量只有非常小的下降。
该研究团队比较艰苦地用数个小时制定配方、混合和测试这种包含有5层结构的涂料,这些层面分别是两个电流集电器、阴极、阳极和在中间分隔的聚合物。每一层都经过优化处理。首先,正电流收集器是一种纯化的单壁碳纳米管与炭黑粒子分散于N-甲基吡咯烷酮的混合物;二是阴极中包含钴酸锂、碳和超细石墨(UFG)粉末黏合剂;三是Kynar Flex树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和二氧化硅聚合物分离涂料分散混合在溶剂中;四是阳极里含有锂钛氧化物和黏合剂中的超细晶混合物;最后一层是负电流收集器,采用市售的导电铜漆,可用乙醇稀释。
研究人员说:“最难的部分是实现机械稳定性和使分离器发挥关键的作用。研究发现,纳米管和阴极层黏着得很好,而如果分隔器没有机械稳定性,将会剥离基板。添加PMMA可以给予分离器正向的附着力。一旦经过喷涂,瓷砖和其他物品被注入电解液,热封后会带电。”
研究人员已经申请了技术专利,并打算继续完善。他们正在积极寻找在露天更容易创造喷涂电池的电解质,并且他们还设想将这种电池设计成锁扣式瓦片,以采用任何数量的方式配置瓷砖。(来源:科技日报) 
 
 

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