具生物降解性之印刷紙電池

 

刊登日期:2022/2/23
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新加坡南洋理工大學(NTU)利用生物降解性材料開發了一項紙電池,使用後埋入土壤中約一星期,即可藉由微生物達到完全分解。此項研究結果可望為柔性穿戴式電子系統的電源提供另一種具有永續性的選擇。

新開發的電池係利用網版印刷在以水凝膠強化之纖維素紙的兩面形成電極的構造,負極油墨主要由鋅與炭黑(導電型碳)組成,並為正極開發了錳型與鎳型油墨,但也可以使用其他金屬。研究團隊在電極印刷之後浸入電解液中,並於電極上塗佈薄金箔以提高導電性,進而完成了紙電池。紙電池的厚度約0.4 mm,相當於兩根頭髮的厚度。

兩種類型的紙電池即使經過 500 次充放電,仍呈現穩定的電池特性,且具有能量密度為26 mWh/cm3的優異電池特性。實驗中也確認40x40 mm的紙電池在小型風扇上運行了至少 45 分鐘,且即使電池彎折扭曲或部分切斷,供電功能也不會受到影響。此外,為了實證紙電池的生物降解性,研究團隊將電池掩埋於校區裡的屋頂花園,並確認水凝膠強化纖維素紙在2週後開始破碎,並於1個月內完全分解。

研究團隊表示,當分解發生後,電極材料會釋出到環境中,正極使用的鎳或錳變成近似於天然礦物的氧化物或氫氧化物形態,而負極中所含的鋅則自然氧化,形成無毒的氫氧化物。新電池的生物降解性使其更具永續性,將可望取代既有電池。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220120_biodegradable-batteries.html
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