新加坡南大科学家开发出纸一样薄的可生物降解锌电池

来自新加坡南洋理工大学 (NTU Singapore) 的科学家开发出纸一样薄的可生物降解锌电池，有朝一日可能成为为柔性和可穿戴电子系统供电的环保可持续选择。

NTU 新加坡开发的锌电池由电极组成，电极丝网印刷在一张用水凝胶加固的纤维素纸的两面。

电池耗尽后，可以将其埋入土壤中，在一个月内完全分解。

在科学期刊Advanced Science 中描述的概念验证实验中，NTU 团队展示了 4 厘米 x 4 厘米见方的印刷纸电池如何为小型电风扇供电至少 45 分钟。弯曲或扭曲电池不会中断电源。

在另一项使用 4cm x 4cm 电池为 LED 供电的实验中，科学家们表明，尽管切掉了部分纸电池，LED 仍然亮着，表明切割不会影响电池的功能。

科学家们认为，他们的印刷电池可以集成到柔性电子产品中，例如已经上市的可折叠智能手机，或用于健康监测的生物医学传感器。

传统电池有多种型号和尺寸，为您的设备选择合适的类型可能是一个繁琐的过程。通过这项研究，研究人员展示了一种更简单、更便宜的电池制造方法，即通过开发可以切割成所需形状和尺寸而不会降低效率的单一大块电池。这些特性使纸电池非常适合集成到正在逐渐开发的各种柔性电子设备中。

研究人员相信开发的纸电池可能有助于解决电子废物问题，因为印刷纸电池是无毒的，不需要铝或塑料外壳来封装电池组件。避免封装层还使电池能够在更小的系统内存储更多的能量。

制造“三明治式”电池

为了开发出更薄、更轻且无需包装的原型，南大科学家为他们的电池采用了“三明治设计”——电极就像面包片，印有电极的纤维素纸就像夹心填充物。

制造过程首先用水凝胶增强纤维素纸，以填补纤维素中天然存在的纤维间隙。这形成了一个致密的隔板，有效地防止了电极的混合，这些电极被配制成“电极墨水”并丝网印刷在水凝胶增强纤维素纸的两面。

阳极油墨主要由锌和炭黑（一种导电类型的碳）组成。至于阴极墨水，科学家们开发了一种用锰和另一种用镍作为概念验证的类型，尽管研究小组表示可能会使用其他金属。

印刷电极后，将电池浸入电解液中。然后在电极上涂上一层金薄箔，以增加电池的导电性。最终产品的厚度约为 0.4 毫米——大约是两股人类头发的厚度。

一种环保的替代品

由于水凝胶和纤维素会被细菌、真菌和其他微生物自然分解，电池在其使用寿命结束时可以简单地埋在土壤中，在几周内分解，使其成为完全可生物降解的产品。

为了证明纸电池的生物降解性，南大科学家将其埋在南大校园屋顶花园的土壤中。水凝胶增强纤维素纸在两周后开始破裂，并在一个月内完全降解。

展望未来，南大团队希望印刷纸电池与其他印刷电子产品、电子皮肤以及部署在环境中的储能系统的完全集成。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com