Only Perception: 紙電池或能供電給服裝與包裝材料中的電子裝置

2009-09-26

紙電池或能供電給服裝與包裝材料中的電子裝置

Paper battery may power electronics in clothing and packaging material
http://www.physorg.com/news172932619.html

September 23rd, 2009

想像一件紙包著的禮物，你視如珍寶且想要小心翼翼地折疊與保存。那是因為這張包起來的紙會亮起如「生日快樂」、「假期愉快」的字，這得感謝內建的電池 -- 一種神奇的、以紙製成的電池。這是纖維素 -- 紙的原料 -- 製成之新電池，其中一項有潛力的應用，會在 ACS 10/14 當期的 Nano Letters 上描述。

Albert Mihranyan 等人在這篇報告中提到，科學家正試圖開發輕亮、環保、廉價的電池，完全由非金屬部件構成。最有希望的材料包括所謂的導電性聚合物或「塑膠電子（plastic electronics）」。

一種導電性聚合物，聚咇咯（Polypyrrole，PPy），有希望，但對於商業化電池而言常被認為太沒效率。然而，科學家們領悟到，藉由將 PPy 塗布在大表面積的基質上，並小心裁製這種 PPy 塗布的厚度，電荷容量與充電（放電）率能大幅度地改善。

這種電子的效能背後的祕密在於每一根纖維素纖維同質的、連續不斷的、奈米厚度的 PPy 塗布 -- 大約人類頭髮厚度的五萬分之一 -- 那接著能被塑造成特高內部多孔性（exceptionally high internal porosity）的紙張。那是特殊的纖維素，從某些綠藻物種萃取而來，有百倍的纖維素表面積可在紙張中發現。表面積是讓新裝置能非常有效率地容納及放出電力的關鍵。

這種電池的創新設計，令人驚訝地簡單且非常優雅，因為正、副電極由同一張複合紙構成，那由一種浸泡氯化鈉（鹽巴），充當電解質的普通過濾紙所分離。電位差（potential difference）起因於起作用的 PPy 層之氧化與還原形態間的差異。科學家們表示，這種電池在放電上比傳統的充電式電池快，而且在涉及彈性電子學的應用上，諸如服裝與包裝，顯然相當合適。另外，有數平方碼大小的電極、低成本、非常大型的儲能裝置，在未來有可能被做出來。

※ 相關報導：

＊ Ultrafast All-Polymer Paper-Based Batteries
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901852h

Gustav Nystrm, Aamir Razaq, Maria Stromme, Leif Nyholm and
Albert Mihranyan
Nano Lett., Publication Date (Web): September 9, 2009
doi: 10.1021/nl901852h