據物理學家組織網10月9日(北京時間)報道,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.

折成Miura-ori型的可折疊電池,這種折疊方式使得電池的表面能量密度和電容均提高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.