海藻纤维素电池
2009年11月4日14:59:21
最近，瑞典科学家用海藻的纤维素制造出了像纸一样纤薄、轻巧、柔韧的电池，可用来追踪产品从产地到货架的行踪，或用来追踪通过机场安检的行李的行踪。相关研究发表在最新一期的《纳米快报》上。
电池依靠电化学反应工作，每一个电池包含两个电极（阴极和阳极），这两个电极浸没在电解液中。目前广泛应用于手机和手提电脑中的锂电池的阳极由碳组成，阴极由氧化锂钴组成，其溶在含有锂盐的有机电解液中。当电池被通上电时，电子朝阴极进发，迫使带正电的锂离子远离阴极，进入阳极，当电池放电时，电流让锂离子离开阳极返回到阴极。
瑞典乌普萨拉大学的阿尔伯特·米兰因和同事发明的电池由海藻中提取的纤维素制成（纸张是由树木或者棉花中提取的纤维素制成）。海藻纤维素的纤维更加纤细，会使电池的表面积更大，使其能够存储更多电荷。
然而，纤维本身并不能导电，米兰因团队使用了一种常见的导电聚合物聚吡咯（polypyrrole）来包住纤维。聚吡咯通常为无定型黑色固体，不溶不熔，在200℃时会分解，能导电。研究人员将其浸入海藻纤维中，产生了一个能够导电的混合物。接着，他们在这种合成物中制造出新电池的两极，用浸过盐水的滤纸作为电解质。
这种新型电池由两个纤维素电极及夹在其间浸过盐水的滤纸构成，看起来就像一个三明治，两个纤维素电极位于两块载玻片之间。两极上附有铂带与外界形成导电接触。在聚吡咯内发生的化学变化存储和释放电量，分子在其中以两种形态存在，也就是术语所称的“氧化状态”和“还原状态”，当这两种状态的分子形成回路时，即产生电流。该电池可在几秒内完成充电，而且充放电100次后的性能也不会出现较大的损耗。
米兰因博士正在为这种科技成果寻找商业“娘家”。目前，海藻电池的效率仅为锂离子电池的三分之一，其虽然还不能替代锂电池，但也有独特的用武之地，既可用于带有小型无线电装置的行李标签，利用发出的信号让行李监管者追踪到行李的位置；也可用于“智能”包装材料，比如带电子显示屏的包装盒。另外，米兰因博士的电池也可为最近研制成功的纸基晶体管组件充电