“真是難以置信!”
若是220年前發(fā)明出第一塊“電池”的亞歷山德羅·伏特能看到這款厚度不到1毫米、大小比不過一張A4紙、電容量卻足足有26800毫安的“紙電池”,應該也會發(fā)出這樣的感慨吧!
這款由瑞典林雪平大學研制的“紙電池”(powerpaper),雖然身材小巧、體型纖薄,其容量卻是普通手機電池的8至10倍,能夠毫不費力地為使用者提供長效穩(wěn)定的電量輸出。該電池經(jīng)2000次以上放電測試,并沒出現(xiàn)明顯損耗,使用壽命是鋰電池的2倍。
由于這款“紙電池”的制作材料是一種由納米纖維合成的特殊物質(zhì),所以其質(zhì)地非常柔軟,手感與普通紙張類似。而且,在高壓水柱的作用下,工程師可將這種“紙”的纖維縮小至20納米厚度,僅為人類頭發(fā)直徑的1/5000。它還具備極佳的延展性和穩(wěn)固性,可在多次折疊后依然保持良好的放電狀態(tài)。
其實在2006年,由華人科學家張霞昌領導的科研團隊就已設計出了世界上第一款“超薄型紙質(zhì)電池”。他們采取電子元件印刷技術(shù),在半片狀基材上印刷不同功能的漿料,用以構(gòu)成電池的正負極,并通過相關化學反應進行放電。理論上,張霞昌團隊設計的“紙電池”能提供一個長期、穩(wěn)定的功率輸出環(huán)境,并能像超級電容器一樣快速放出高能電量,進而彌補傳統(tǒng)電池的多個短板。
“傳統(tǒng)電池是將數(shù)個單獨的組件立體組合起來的,而‘紙電池’是通過印刷技術(shù)將所有部件印刷在單一的結(jié)構(gòu)內(nèi),讓其功效更高。”張霞昌表示,在理想狀態(tài)下,單個“紙電池”的電壓為1.5伏,可通過串聯(lián)的方式組成更高電壓的電池,且可按照具體要求調(diào)整電池的形狀、大小、厚度以及電池正負極的位置,以供各類電器使用。
由于當時一些技術(shù)手段尚未成熟,部分技術(shù)瓶頸一時難以攻克,導致該電池放電時間不長、功率不大,尚不能廣泛應用于數(shù)碼相機、手機、手表等中、大電子類產(chǎn)品當中,只是計劃應用于功耗較小的“射頻識別”領域。
隨著電子技術(shù)的不斷進步,新式電子產(chǎn)品如折疊式手機、折疊式手表、超薄便攜式電腦不斷問世,“紙電池”技術(shù)也在不斷改進創(chuàng)新,向市場需求靠攏。
依據(jù)張霞昌團隊的設計理念,結(jié)合最新的技術(shù)手段,由瑞典林雪平大學Xavier Crispin教授領導的研究團隊研制的最新“紙電池”,從穩(wěn)定性和實用性上都有了質(zhì)的飛躍。此外,這種通過導電聚合物涂層封裝出來的“紙電池”不僅能防水,還能反復充電上百次,每次充電也只需數(shù)秒鐘即可。
那么,集眾多優(yōu)點于一身的“紙電池”到底能給我們帶來哪些變化呢?
比如,備受大家關注的手機,由于其內(nèi)部鋰電池的特殊物理屬性,機身過厚、待機時間過短一直是眾多設計團隊無法攻克的技術(shù)難題。而這一切將因“紙電池”柔軟可裁剪的特質(zhì)、纖薄如紙的體型、超大的電容量、穩(wěn)定的輸出功率,隨之迎刃而解。
除此之外,各國高度重視的軍事領域也必將張開雙臂納其入懷。也許在不遠的將來,戰(zhàn)場上各類裝載了“紙電池”的便攜電臺、基站、作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)會更加小巧輕便;由“紙電池”驅(qū)動的戰(zhàn)車將會擺脫笨重的傳統(tǒng)能源而變得更加迅捷輕便;醫(yī)療救護分隊也不必考慮電源問題,在一沓“紙電池”的幫助下能完成一臺手術(shù);天上的無人機、海里的無人艇也會因為“紙電池”擁有持久續(xù)航能力而拓展偵察范圍……