可折疊紙基鋰離子電池能量密度提高14倍

    鋰電世界  美國亞利桑那大學科學家開發出一種紙基鋰離子電池，能做多次對折或折成Miura-ori型（類似地圖折法），由于折疊后變得更小，表面能量密度和電容可增加14倍。這種折疊紙基電池柔韌靈活，成本低，可輥軸制造，有望進一步開發為多用途的高性能電池。相關論文發表在最近出版的《納米快報》上。

    傳統鋰離子電池是用鋰基粉末作電極，而這種折疊鋰離子電池是用碳納米管（CNT）墨水作電極，用纖薄透氣的Kimwipes紙巾（一種實驗室用薄紙巾）作基底，并涂上一層PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層增強CNT墨水和紙基間的粘附力。最后，電池顯示出優良的導電性和相對穩定的電容。

    研究人員對電池進行了折疊實驗，先簡單對折，然后用更復雜的Miura-ori折疊型。簡單對折一次、兩次和三次后，其表面能量密度和電容分別比未折疊的平面電池提高1.9、4.7和10.6倍；Miura-ori折疊型效率更高：把一張6厘米×7厘米的紙電池折成25層后，整體面積只有1.68平方厘米，而表面能量密度和電容均增加到14倍。

    “我們用‘面’密度來表示每英寸打印面積上能量密度的增加，”論文合著者、該校材料科學與工程副教授坎迪斯·詹解釋說，“這與重量的能量密度不同。因為電池在折疊和展開時質量不會變，所以‘面’密度能更清楚地表明我們指的是哪種密度。”

    隨著幾何折疊算法、計算機工具和機器人操作的發展，更復雜的折疊型將會開發出來大規模制造，并用于商業用途。詹說，將折紙概念與紙基能源存儲設備結合，會帶來形狀、幾何設計以及功能上的更新，這方面有著無窮的可能性。未來將開發出電源及其他組件集成為一體的可折疊設備。

   電池技術可以稱得上是新能源革命甚至新工業革命的核心，其中可折疊紙基或塑料基的高能量密度電池是距離日常生活最近的，有了它，電池不光供電會更加持久，其形狀性能也更靈活，這樣電子設備將更小巧輕便，可穿戴設備也更舒適，工業產品將更人性化。近年來，研究者已陸續公布了多種可折疊電池的新奇技術方案，本成果只是眾多開拓性方案之一，并不一定是終極解決方法，但可折疊電池的商用時代正在到來。