了解纸电池的工作原理和结构

纸电池

纸电池

全世界使用的电池超过150亿个。据估计，约89%的电池是普通家用电池或碱性电池。这些电池在制造过程中和处置时容易产生问题。为了解决这个问题，一种高效的纸电池被发明了。此电池由90%纤维素制成，电池厚度小于一张打印纸（.025mm）。由于其组成和结构特点，纸电池是无害的，它是完全可回收的。电池的主要功能是把化学能转换成电能。本文概述了纸电池的工作原理、用途、制造步骤及优缺点。

2007年，纽约特洛伊伦斯勒理工学院的一群学生发明了纸电池。2009年，斯坦福大学的崔毅团队制作了一个样机，其终端电压为1.5V。

什么是纸电池？

纸电池是一种超薄、灵活的储能装置，既可以用作电池，也可以用作良好的电容器。它是由两种物质结合而成：纳米复合纸和纳米管（由纤维素制成的纳米复合纸和由碳制成的纳米管）。纳米复合纸是一种由纤维素制成的混合储能装置，它结合了超级电容器和电池的特点。它利用了电池的高储能能力和超级电容器的高能量密度，产生了巨大的爆发力。

碳纳米管材料是由碳制成的圆柱形材料。这些管子具有不同的结构，其厚度、长度、类型和层数各不相同。根据碳纳米管的结构，将其分为不同的类型。它们是单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、三壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

纳米管

纳米管

纸电池=纸（纤维素）+碳纳米管

这种组合使电池既能提供长期的、爆发式的能量，又能提供稳定的动力和产量。纸电池有潜力为下一代医疗设备、电子产品和混合动力汽车提供动力。纸电池可以折叠、扭曲、模压、压皱、成型和切割，用于各种应用而不损失任何效率。

纸电池特性：

纸电池的性能主要归功于其部分如纤维素和碳纳米管的性能。

纤维素的特性包括高拉伸强度、生物降解性、低剪切强度、生物相容性、良好的吸收能力和优良的孔隙率、无毒、可重复使用和可回收利用。

碳纳米管的特性是宽长比（1:107）、高抗拉强度（比钢大）、高堆积密度和低质量密度、轻量化、柔韧性、导电性（比硅好）、低电阻（每平方英寸约33欧姆）、厚度通常约为0.5至0.7毫米

纸电池的构造：

纸电池结构包括以下组件：

阴极：碳纳米管（CNT）

阳极：金属锂（Li+）

电解质：所有电解质（包括汗、血、尿等生物电解质）

分离器：纸（纤维素）

纸电池的构造主要包括以下步骤：

第一步：在纤维素纸上涂上炭黑墨水。

第二步：炭黑油墨是在一张纸上涂上的。

步骤3：在暴露的纤维素表面上层压一层薄薄的锂膜。

第四步：纤维素纸在800℃下加热5分钟。

第五步：接着，将薄膜从基板上剥离

第六步：薄膜充当纸电池的电极。一层膜连接到电解液LTO（Li4Ti5012），另一层膜粘贴到电解液LCO（LiCo02）。

第七步：接下来，在电池两端连接一个发光二极管并检查其功能。

纸电池结构

纸电池结构

纸电池工作

传统电池或可充电电池包含许多独立的组件，这些组件通过电池的金属和电解液之间的化学反应产生电子。纸电池工作时，纸张浸泡在离子液体溶液中；接下来，电极和液体之间发生化学反应。电子从阴极移动到阳极来发电。纸电极在10秒内充电时储存能量，因为离子很快流过薄电极。提高电池输出功率的最佳方法是将不同的纸电池堆叠在一起。

纸电池的工作原理

纸电池的工作原理

纸电池的优点：

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