利用奈米碳管 美國研發可重複充電的「紙電池」

美國壬色列理工學院(Rensselaer Polytechnic Institute，RPI)的研究人員宣佈研發出像紙一樣薄的電池。研究人員是將一張由垂直奈米管(vertical nanotubes)組成的毯子(carpet)浸泡在離子液體電解質(ionic liquid electrolyte)中，然後得到了一種可儲存電能的細胞膜質(cellulose)紙張。 RPI研究團隊透過將二次奈米管電極(second nanotube electrode)放置在上述紙張的另一面，製造出了一種超級電容器(supercapacitor)；然後研究人員在紙張的頂端放置一個鋰電極(lithium electrode)，就產生了號稱像紙一般薄的可充電電池。RPI教授Robert Linhardt表示：「該種紙張嵌入了奈米碳管，而且電解質也浸透了該紙張，所以它的外觀與重量就與一般的紙張沒兩樣。」 這種超級電容器/可充電電池是RPI多個實驗室歷經一年半的聯合研究成果。其中一個實驗室負責製造用以做為電池電極的奈米碳管架構；研究人員在一張薄板上垂直培育出奈米碳管，然後讓液體狀的細胞膜質灌注在由奈米碳管「森林」中，就形成了電池。另一個實驗室則負責添加一種鋰材質的頂端電極，以及一個次奈米碳管電極，製造出這種可充電電池/超級電容器。 一開始離子液體會分解細胞膜質，將其轉變成為膠狀(gel)；這種流質就是電池的電解質，負責將離子從紙電池的這端運送到另一端。 每張紙電池能產生約2.4伏特(volts)的電能，能量密度約每平方公分0.6毫安培(milliamps/cm2)；也可將紙電池堆疊起來以獲得更高的電能。若還需要更大的電流，還可以把紙張面積加大。RPI的研究人員表示，這種紙電池能在-100~300°F的溫度範圍內運作，能傳遞高速的浪湧電流(surges of current)，可碾壓翻轉、也能被裁切成各種形狀。 到目前為止，RPI的研究人員僅將該紙電池重複充電過100次，不過他們指其性能在充電過後並無退化的跡象。下一步，研究人員打算繼續測試該種電池的最高重複充電壽命，並為提升其能量密度進行設計最佳化。 而因為該種紙張具備生物相容性(biocompatible)，研究人員也將針對紙電池在醫療植入設備(medical implants)供電上的應用進行實驗，甚至可能採用血液或是汗液來做為液體電解質。此外研究人員也將採用傳統的捲軸式印刷製程(roll-to-roll printing presses)，來尋找生產這種電池/電容器的最佳方法。 參考原文：Paper battery is rechargable(R. Colin Johnson) 網址：http://www.eetimes.com/showArticle.jhtml?articleID=201800045 資料來源： eetTaiwan 2007/8/17