http://phys.org/news/2012-06-paintable-battery-technique-surface-lithium-ion.html
June 28, 2012
(Phys.org) -- Rice 大學的研究者開發出一款鋰離子電池，那幾乎能塗繪在任何表面上。
這種可充電電池在 Rice 材料科學家 Pulickel Ajayan 的實驗室被創造出來，由好幾層噴塗（spray-painted）層所組成，每層各代表傳統電池中的元件。這項研究出現在 Nature 網路上、開放存取的期刊 Scientific Reports 上。
"這意味傳統的電池封裝方式將會被更具彈性的方法所取代，那使儲存裝置的各種新設計與整合可能性成為可能，" Ajayan 說， Rice 的 Benjamin M. and Mary Greenwood Anderson 機械工程與材料科學教授，以及化學教授。 "在創造改良過之外觀尺寸（form factor）的電源上，最近獲得許多關注，而這（項研究）朝該目標跨出了一大步。"
第一作者 Neelam Singh，一位 Rice 畢業生，與她的團隊為了研究配方、混合與測試這五層元件的每一層（二層電流控制器、一層陰極、一層陽極與一層在中間的聚合物隔離膜），花了許多時間埋首苦幹。
這些材料被噴塗（airbrushed）在陶瓷浴室磁磚、彈性聚合物、玻璃、不鏽鋼，甚至是啤酒杯上，看看它們與每種材料的結合有多好。
在首次實驗中，基於九塊浴室磁磚的電池以並聯方式連結。其中一塊上面裝有太陽能電池，自白色的實驗室照明轉換電力。經由太陽能板與室內電流（house current）完整充電後，這些電池能供電給一組 LED 燈，那排出「RICE」這個字，達六小時；電池提供穩定的 2.4 福特電壓。
研究者們報告，他們手工噴塗的電池，其電容非常穩定，與目標的誤差在正、負百分之十以內。他們亦完成 60 次充、放電循環，而電容僅出現些許降低，Singh 表示。
每一層都是最佳化散播（註：原文為 stew，應為 strew 之誤）。首先，正電流控制器，是一層分散在 N-methylpyrrolidone（NMP）之中、包含純化單壁奈米碳管與碳黑粒子的混合物。第二層是陰極，在黏合溶液（binder solution）中包含了鋰鈷氧化物、碳與超細石墨（UFG）粉。第三層是聚合物隔離膜塗料，有 Kynar Flex 樹脂、PMMA 以及二氧化矽混在某種溶劑混合物中。第四層，陽極，是黏合劑中鋰鈦氧化物與 UFG 的混合物，最後一層是負電流控制器，一種在商業上可購得的導電銅塗料，經乙醇稀釋。
"最困難的部份是達到力學穩定性，而隔離膜扮演重要的角色，" Singh 說。"我們發現奈米管與陰極層緊緊相黏，但若隔離膜在力學上不穩定，它們會從基質剝離。添加 PMMA 賦予隔離膜正確的附著力。" 一旦噴塗後，磁磚與其他品項浸在電解質中，接著熱封與充電。
Singh 表示，小型太陽能電池就能輕易替電池充電。她預測，未來可能將這種可塗裝電池與最近報導的可塗裝太陽能電池整合，創造出一種收成能源的組合，那將會天下無敵。
與手工噴塗電池一樣好的是，她說，（規模）與現代方法一同擴大，將使它們發揮到淋漓盡致。"噴塗已是一種工業製程，故業界要整合它將十分容易，" Singh。
Rice 已就這項技術申請專利，他們將繼續去蕪存菁。Singh 表示，她們正主動尋找電解質，那將使她們更容易在戶外創造可塗裝電池，而且她們也展望她們的電池能像黏貼磁磚一樣，以各種方式配置。
"我們真的在考慮這種典範轉移，" 她說。
※ 影片詳見原站。相關報導：
＊ Paintable Battery
http://www.nature.com/srep/2012/120628/srep00481/full/srep00481.html
Neelam Singh, Charudatta Galande, Andrea Miranda,＊ 摻雜賦予石墨烯太陽能電池最大效率
Akshay Mathkar, Wei Gao, Arava Leela Mohana Reddy,
Alexandru Vlad, Pulickel M. Ajayan.
Scientific Reports 2, Article number: 481
doi: 10.1038/srep00481
＊ 塑膠奈米纖維：自我組裝、高導電性
＊ 透明電池遇見未來？
＊ 超速版「愛迪生電池」
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