(2009/12) 輕薄紙電池 儲能新希望

這兩天看到一則關於"紙電池"的報導，由美國史丹福大學研究室所發表，利用奈米碳管與Ag奈米線(Nanowire)作為電極原材料，塗佈於基材上形成所謂的"紙電池"
以下節錄部分報導內容：


中文新聞連結
美國史丹福大學科學家七日宣布，已成功地將塗滿銀與奈米碳材塗料的紙張轉化成「紙電池」，普通紙張未來可望成為驅動各類電子裝置的輕薄電池，為輕薄又高效能的新型能源儲存裝置帶來希望。
可充放電四萬次 傳輸快
只要在一張紙上塗上由奈米碳管和奈米銀線組成的塗料，紙張馬上就會變成高導電性的儲能裝置。崔屹指出，這些單維結構奈米材料的直徑很小，使塗料得以緊密地附著在紙張上，充當電池或超級電容都很耐久。紙超級電容可充放電四萬次，比現有的鋰電池還強。這些奈米材料也是十分理想的導體，因為它們傳輸電力的效率要比一般導體高出許多。
相較於目前筆記型電腦等電子裝置使用的鋰電池，以往的研究曾發現，矽奈米線能用來製造電力達鋰電池十倍的電池。這份發表於「美國國家科學院院刊」網路版的研究報告指出，這類電池能有效應用在電動與油電混合車上，除了讓電子產品重量減輕、壽命更長外，未來甚至可能導致紙電子產品的誕生。

關於紙電池的新聞已經不是第一次出現了，但每回類似的研究報告總能再一次吸引媒體與消費者的目光^^
查了一下原始資料，釐清了一些地方：
嚴格說來，這應該叫做紙電極，此研究採用carbon nanotubes and silver nanowires調製而成的漿料作為電極材料，塗佈於具有多孔結構的紙質載體上(專業術語可稱為纖維素)，再將其封裝製成儲能元件。

上圖中，研究者將電極材料塗佈在紙上並撓曲成管狀，很明顯是個軟性電極，從下面youtube影片的製作過程中也可以看出，此研究重點在於電極製作方法及其特性。

文中指出，此製程的特點在於其漿料附著性與耐用度.

Cui had previously created nanomaterial energy storage devices using plastics. His new research shows that a paper battery is more durable because the ink adheres more strongly to paper (answering the question, "Paper or plastic?"). What's more, you can crumple or fold the paper battery, or even soak it in acidic or basic solutions, and the performance does not degrade. "We just haven't tested what happens when you burn it," he said.

依連結影片來看，研究生使用一個所謂的電池元件來驅動較低電壓的紅光LED，因此一個元件電壓應該不超過2~3V；雖然報導一直提到電池， 但文中有說其實它是A paper supercapacitor，實屬超級電容結構。

A paper supercapacitor may be especially useful for applications like electric or hybrid cars, which depend on the quick transfer of electricity. The paper supercapacitor's high surface-to-volume ratio gives it an advantage.

但在一般非此專業領域上的民眾來說，並不容易理解電池與電容的差異性。未來此元件可應用在需具有瞬間高電量輸出的電力或混合動力車，以及太陽能等等的能源裝置上，預期可在短時間內達到商業化(嗯...這句話挺熟悉的...)
 
英文報導請參考
還有看完後一目了然的youtube影片說明！

近年來軟性儲能元件的相關研究慢慢受到矚目，藉其輕量化、製程簡易、低成本、易攜帶等等優點，加上又可以應用在新能源領域上，許多新技術慢慢出現，包含前陣子引起話題的 超快速充電鋰電池 (by MIT)，在大量資源投入新能源開發領域之下，想必未來世界又有另一番新面貌!


此篇文章刊載於 Proceedings of the National Academy of Sciences
另附上其他英文報導連結，原文有提到更詳細的比電容量、功率密度、能量密度等學術資訊可參考，可使閱讀者對其技術有更進一步的了解。

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