纸电池：一种前所未有的新能源

来源：eletimes

一种新型电池正在挑战传统的能源来源，并加大了在储能领域占据中心地位的筹码——纸电池。

顾名思义，纸质电池的纸张就像它的名字一样相似。从科学的角度看，它是一种由碳纳米管构成的柔性轻量化装置。它是由碳纳米管注入由离子液体作为电解质组成的纸。

纸电池是一种可折叠的设备，可以根据需要切割或成型，而不会对其完整性和效率造成任何损害。它们可以像超级电容器、高能电池和自充电电池一样工作。一个纸电池是由一个单元，使用一组许多组件，这使它更节能。

纸电池的工作原理

厚碳纳米管是纸电池的主要组成部分。电池呈黑色的原因是里面含有碳。碳纳米管薄膜作为电极，嵌入纤维素基纸中，浸泡在离子电解液中。电解液中不含水分，所以没有任何东西可以冷冻或蒸发，它适合任何环境。有趣的是，有趣的是，即使折叠或切割，电池也有可能产生电能。

一旦将电池的纸浸入电解液中，当电子从阴极端到阳极端运动产生电能时，电池就开始工作。这是由于纸电池和液体电极之间的化学反应。由于离子在几秒钟内快速流动，在充电过程中，能量会储存在纸电极上。通过将各种纸电池堆叠在一起，可以提高纸电池的电量输出。

纸电池vs常规电池

目前，电化学电池主要用于日常电子产品中，但存在着使用寿命短、泄漏和环境问题。另一方面，燃料电池价格昂贵，并且面临着便携性问题。类似地，太阳能电池不具备通用性，不能在紧急备用情况下使用

与传统电池不同，纸电池避免了这些基本问题，被认为是更环保的选择。它是一种超薄、柔性的储能装置，具有重量轻、可充电、可生物降解、防泄漏、无毒、重量轻、成本低、可重复使用和回收利用等优点。可为下一代电子，医疗设备和混合动力汽车提供动力，从而实现全新的设计和医疗技术。以下是几种纸电池创新应用成功案例：

唾液驱动的纸电池

2017年，美国宾厄姆顿大学(Binghamton University of the US)的研究人员开发了一种新型高性能纸基电池，由人类唾液提供动力，可以在正常电池无法工作的极端条件下使用。研究人员称，这种电池能从一滴唾液中产生可靠的电能，为下一代一次性纸质护理点(POC)诊断平台提供车载电源。与其他传统的电源解决方案相比，该电池具有竞争优势，因为即使在资源最受限制的环境中，用于按需电池激活的生物流体也很容易获得。

细菌燃料纸电池

由印刷在纸表面的薄薄的金属层和其他材料组成，这种细菌燃料纸电池是去年由美国科学家利用冷冻干燥的外电原开发出来的。该电池作为生物传感器材料具有独特的优势。在世界上电力短缺的偏远地区，这种电池可以为一次性和柔性设备供电。

可生物降解的纸电池

2018年8月，美国科学家发明了一种新型可降解纸电池。该电池使用了纸和工程聚合物的混合物，这为它提供了生物降解性能。

纸电池的应用

由于具有诸如扭转、，折叠，起皱，模制，切割和成形的各种优点，纸电池可广泛应用于各种场合。碳纳米管与纤维素纸的结合使纸电池具有长期使用、功率稳定、能量爆发等优点。

对于纸电池，在各个领域中有许多应用。它可以减小现代技术的尺寸和重量。在电子，医学，汽车和飞机等领域可以得到广泛的应用。

看看纸电池的最新和即将到来的应用:

电子产品

电脑电池、数码相机等电子设备，也用于鼠标、蓝牙、键盘、扬声器、耳机等无线通信设备。用轻质纸代替碱性电池，可以减轻笔记本电脑电池、移动电池等的重量。纸质电池也可以用于计算器，手表和其他更低功耗的设备。

此外，该纸电池在增强型印刷电路板(PCB)中也有用途，其中PCB的两面:一面用于电路，另一面包含一层定制纸电池。这将可以减掉降压变压器，并且需要为大多数电子电路提供单独的电源单元。

物联网

由细菌充电的纸电池可以为物联网提供动力。宾夕法尼亚大学的研究人员开发了一种基于细菌动力的一次性纸电池，这种电池依靠细菌产生电流，并在电池使用寿命结束时将其吞噬。它能够以一种廉价和可持续的方式为数十亿个传感器和设备供电。

医学科学

纸电池在医学上有多种用途，如制造心脏起搏器，用碳纳米管制造人造组织，化妆品中的药物输送系统。这些电池也用于生物传感器，如血糖仪，血糖仪等。纸电池设置在离子电渗疗法贴片中，它有助于将药物，局部麻醉，止痛药，抗氯化剂等输送到皮肤。

汽车和飞机

纸电池用于汽车和飞机，例如轻型飞机，导弹，混合动力汽车电池，长途飞行以及用于为电子设备供电的卫星程序。纸电池有朝一日可以为机动车辆和飞机提供动力，并用电动机替代传统的基于化石燃料的发动机。

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