I Stanford, nanorør + blæk + papir =lige hurtigbatteri (m/ video)

(PhysOrg.com)-Stanford-forskere udnytter nanoteknologi til hurtigt at producere ultralet, bøjelige batterier og superkondensatorer i form af hverdagspapir.

Blot at belægge et ark papir med blæk lavet af carbon nanorør og sølv nanotråde gør en meget ledende opbevaringsenhed, sagde Yi Cui, adjunkt i materialevidenskab og teknik.

"Samfundet har virkelig brug for en lavpris, højtydende energilagringsenhed, såsom batterier og simple superkondensatorer, " han sagde.

Ligesom batterier, kondensatorer holder en elektrisk ladning, men for en kortere periode. Imidlertid, kondensatorer kan lagre og aflade elektricitet meget hurtigere end et batteri.

Cuis arbejde er rapporteret i papiret "Highly Conductive Paper for Energy Storage Devices, "offentliggjort online i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Disse nanomaterialer er specielle, " sagde Cui. "De er en endimensionel struktur med meget små diametre." Den lille diameter hjælper nanomaterialet med at klæbe stærkt til det fibrøse papir, hvilket gør batteriet og superkondensatoren meget holdbar. Papirsuperkondensatoren kan holde til 40, 000 opladnings-afladningscyklusser - mindst en størrelsesorden mere end lithiumbatterier. Nanomaterialerne er også ideelle ledere, fordi de flytter elektricitet langt mere effektivt end almindelige ledere, sagde Cui.

Cui havde tidligere skabt nanomateriale energilagringsenheder ved hjælp af plastik. Hans nye forskning viser, at et papirbatteri er mere holdbart, fordi blækket klæber stærkere til papir (besvarer spørgsmålet, "Papir eller plastik?"). Hvad mere er, du kan krølle eller folde papirbatteriet, eller endda suge det i sure eller basiske opløsninger, og ydelsen forringes ikke. "Vi har bare ikke testet, hvad der sker, når du brænder det, " han sagde.

Papirets fleksibilitet giver mulighed for mange smarte applikationer. "Hvis jeg vil male min væg med en ledende energilagringsenhed, " sagde Cui, "Jeg kan bruge en børste." I sit laboratorium, han demonstrerede batteriet for en besøgende ved at tilslutte det til en LED (lysdiode), som lyste klart.

En papirsuperkondensator kan være særlig nyttig til applikationer som el- eller hybridbiler, som afhænger af hurtig overførsel af elektricitet. Papirsuperkondensatorens høje overflade-til-volumen-forhold giver den en fordel.

"Denne teknologi har potentiale til at blive kommercialiseret inden for kort tid, " sagde Peidong Yang, professor i kemi ved University of California-Berkeley. "Jeg tror ikke, det vil være begrænset til kun energilagringsenheder, " sagde han. "Dette er potentielt en meget flot, lavpris, fleksibel elektrode til enhver elektrisk enhed."

Cui forudser, at den største påvirkning kan være i storstilet lagring af elektricitet på distributionsnettet. Overskydende elektricitet produceret om natten, for eksempel, kunne gemmes i perioder med maksimal brug i løbet af dagen. Vindmølleparker og solenergisystemer kan også kræve opbevaring.

"Den vigtigste del af dette papir er, hvordan en simpel ting i dagligdagen - papir - kan bruges som et substrat til at lave funktionelle ledende elektroder ved en simpel proces, " sagde Yang. "Det er nanoteknologi relateret til dagligdagen, i det væsentlige."

Cuis forskerhold omfatter postdoktorale forskere Liangbing Hu og JangWook Choi, og kandidatstuderende Yuan Yang.

Leveret af Stanford University (nyheder:web)