EMPA開發水驅動紙電池,可望適用於一次性電子產品

 

刊登日期:2022/10/14
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瑞士聯邦材料科學技術實驗室(EMPA)開發了一項可透過水予以活性化之紙製一次性電池,具有生物降解性,可望適用於智慧標籤、環境感測器、醫療診斷設備等低功耗之一次性電子設備。新開發的電池係利用紙做為基材,並以鋅為負極材料、石墨為正極材料的空氣電池,是透過在長方形紙上印刷含有石墨片與碳黑的集電體、負極材料及正極材料等3種墨水製成。墨水印製而成的單電池為1cm2

EMPA在紙基材中分散了氯化鈉,採用吸水後活性化的機制。水從紙張的一側添加,透過紙張的天然吸水性而擴散於基材上。另一端則利用蠟提高疏水性,以避免不需要的電化學反應。當加入少量水之後,紙張中的氯化鈉溶解,帶電離子因而釋出。這些離子在紙張中移動,促使電池活性化,電池負極側墨水中所含的鋅則釋放出電子。將此電池裝設於電子機器後,產生的電子從負極集電體移動至正極端的集電體,並透過利用正極周圍的空氣做為正極活物質以產生電流,進而供應電力至電子機器。

EMPA利用液晶顯示型時鐘做為電子設備,並在一張紙上印製2個單電池進行電池實證,並確認加入2滴水20秒後,電池即啟動且維持穩定1.2V電壓。雖然因紙張乾燥導致啟動一小時後電池性能顯著下降,但再滴入2滴水後即可維持1小時以上0.5V的穩定電壓。除了實證中使用的電池形狀外,EMPA亦已確認可列印各種形狀或尺寸的正負極材料。EMPA表示,利用可生物降解材料將可有助於一次性、低功率電子機器的環境負荷達到最小化之目的。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/220915_paper-battery.html
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