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纸电池的发展空间到底有多大？ |
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| http://cn.newmaker.com
8/30/2007 5:27:00 PM
佳工机电网
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由美国伦斯勒理工学院的几位科学家研制出来的一种薄如纸片，可剪裁、能折叠的轻型“纸电池”最近引起了人们的关注。研究者认为，由于这种纸电池具有诸多的性能，因此将会成为一种新型的能源存储设备。
那么，这种新型纸电池会对我们的生活产生怎样的影响？它的发展空间到底有多大？这些话题或许还有待科学家们的进一步探讨。
新纸电池性能独特
与传统电池相同，这种新型电池的组成部分也包括电极、电解液和隔离膜。具体而言，这种新型的纸电池是由植入了电极和电解液的纤维素纸构成，其中纤维素纸就起到了隔离物的作用。电极分别是加入纤维素中的碳纳米管和覆盖在纤维素制成的薄膜上的金属锂；而电解液就是六氟磷酸锂溶液。美国伦斯勒理工学院的科学家就是通过把电池的三部分综合到薄薄的一张纸上，而制成了这种新型纸电池。
研究显示，在2伏的电压下，这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。据介绍，这种新型的电池除了制作方法创新外，还具有很多重要的特性，比如说柔韧性。这种新型的纸电池由于成分主要是纤维素，因此保持了纸的一些特性，具有较好的柔韧性。根据实验显示，这种电池对温度的适应能力相当强，在-70℃至150℃的温度区间都能正常使用。
目前不会取代锂电
一些报道称，这种新型纸电池有望替代现在消费电子用品领域常用的锂电池，专家对此将作如何解释呢？
哈尔滨工业大学理学院应用化学系的孙克宁教授认为，每一种电池都是根据不同的需要而特别设计和发明的。由于不同的电池有不同的特性，所以某一种电池不可能是万能的，这种新型纸电池也不例外。
新型纸电池作为一种新概念电池，运用前景肯定是有的。但是从目前公布的纸电池的生产方法上看，生产这种纸电池所需要的碳纳米管的生产成本很高，不适合大批量生产，因此其实用性也是有限的。目前还只能把这种新型纸电池定位为一种探索性研究发明。由于工艺和其他方面的原因，它并不能替代广泛使用的其他种类的电池，也不可能在短时间内占有市场。
哈尔滨工业大学理学院应用化学系胡信国教授也认为，由于活性物质的量是很有限的，因此，纸电池的容量也是很小的，距离商业化应用还有很长的路要走。
至于纸电池会不会取代目前广泛使用的锂离子电池，孙克宁认为，锂离子电池的发展空间仍然是很大的，随着环保材料的开发使用和成本的不断降低，锂离子电池在未来的充电电池领域仍然占有广泛的市场。
电池污染有待解决
传统的电池由于其采用的原料关系，对环境和人体都有较大危害。据孙克宁介绍，镉镍电池是一种可充电的碱性干电池，广泛用于便携式电动工具、电动剃须刀和电动牙刷等。其生产原料中，镉是一种人体不需要的元素，射入人体会产生镉慢性中毒，时间长了会出现骨痛病，表现为骨软化，甚至卧床不起。镍在水体中的含量每升水不能超过0.1毫克，但是一节镍氢电池一般含4—8克的镍。镍镉电池在水体中如果发生泄漏将对水体产生怎样的污染可想而知。同时镉镍电池在处理上也要相当注意，一节五号镍镉电池可以污染一平方米以上的土地。
锂离子电池是目前在手机、笔记本电脑等电子产品中广泛使用的一种充电电池。据胡信国介绍，锂离子电池的正极为钴酸锂，负极为石墨，电解液为六氟磷酸锂的有机电解液，这些材料对人体没有太大毒性，因此被国内外称为绿色电源。但是，由于钴酸锂的化学活性很高，锂离子电池也存在安全性问题。
同时，孙克宁也指出，锂离子电池虽然不含汞、镉、铅等毒害大的重金属元素，但是它也会对环境造成污染。主要体现在其电解质进入环境后，可发生化学反应，造成氟污染和有机污染。总而言之，传统的充电电池会对水体和农田产生巨大污染，并且这种污染是不可逆的和长时期的。同时还会直接或者是通过环境对人体健康产生不同程度的危害，所以科学家从来没有停止过对新型环保电池的研究。
就新型纸电池而言，由于这种电池的成分以纤维素为主，可能使人们联想到它与一般的电池不同，对环境没有危害。但是，孙克宁指出，这种新型纸电池虽然在生产过程中没有污染，但是其电池的处理仍然可能产生污染。从公布的研究论文看，其电解液是六氟磷酸锂，这种物质对环境是有污染的。并且在电解质不变的情况下，其对环境的污染与一般的锂离子电池并没有很大区别。而胡信国则认为，报道中的所谓纸电池，其实质就是一种锂电池，用金属锂作负极，其能量高于现在的锂离子电池，但金属锂更活泼，安全性更有问题，因此许多问题还有待进一步解决和讨论。
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