摩登3登录注册_未来的电池像牙膏 可以挤出来

如今的锂电池,在苹果等硬件公司的带领下,潜能已被开发殆尽。作者采访了施乐研究中心,研究者从挤牙膏的过程中获得灵感,利用共同挤压打印技术,由两种材料和一种有机材料混合成糊剂。通过干燥基质步骤使得大多数有机物的挥发,只留下一个固体负极。相比传统电池,这种可反复挤压的充电电池能储存多1/5的能量。

20 世纪70年代,在施乐公司Palo Alto研究中心,研究者们慵懒的躺在豆袋上捣鼓着一些发明,而这些发明将会引发即将到来的信息科技革命。电脑鼠标,图标,windows操作系统,以太网以及激光打印机都诞生在这里。今天,那些豆袋已不复存在,研究中心也在10年前被分离出来作为一个附属机构,但研究者们又一次进行着打印方面的实验。这次,他们希望研发的科技能引发21世纪清洁能源领域的革命。

帕洛阿尔托研究中心的硬件系统实验室正在研发一种用于电动车的锂离子电池,这种电池可比传统电池多储存20%的电量。制造能储存更多电量的电池要求更大的负极以包含更多的锂离子。然而,负极部分越厚,离子移动穿越的速度就越慢。这降低了电池的能量,导致加速缓慢。

为了避免这种不利因素,帕洛阿尔托研究中心计划使用两种材料构建负极:一种使用密集材料,以优化存储;另一种使用多孔材料,以加速电荷转移。宽的存储区域和窄的导电区域相交替,这样就可以制造一个更大,能量更密集,但又不损失电量的电池。

这种基本的概念在一段时间被人所接受。其技巧是制造足够小的区域(存储介质大概为100微米宽,导体为10微米左右)。一个典型的电动车电池的负极需要上万个这样交错的指状物。要精确制造出这样微小的结构需要使用光刻技术,而这种技术成本高昂,不适合高速大量的制造大型电池。

帕洛阿尔托研究中心的研究者给出的解决办法从彩条牙膏中获得灵感,这肯定会让他们思想自由的前辈们印象深刻。该研究中心的新电池,由两种材料和一种有机材料混合成糊剂,这种糊剂可被注入一个含有细小通道和管口的打印头。打印头再移动到一个金属薄片上方,将糊剂条状挤出,一条挨着一条排列,形成薄的条形列。

在干燥糊剂基质的过程中,大多数有机物挥发,只留下一个固体负极。相比其它负极只有一种物质组成的同类电池,测试表明,这种可挤压和反复充电的电池能储存多1/5的能量。该实验室的老板Scott Elrod说,现在帕洛阿尔托研究中心正在讨论怎样与可能最终生产这些新电池的公司进行合作测试。

以这种方式打印电池负极只是一个开始。现在该中心正同一家美国政府机构ARPA-E合作尝试打印整节电池。ARPA-E是一家致力于创造先进能源科技的机构。打印整节电池要求5种糊剂——制造正负极各需要两种,隔板一种。共同挤压的方法也可以通过打印银线(作用是将电流传导出一块电池)来提高太阳能电池的效率。和这种银糊剂共同被挤出的是一种电池一经加热就会被烧尽的材料。结果是,这样的线仅有20微米而非50微米。由于细线投下的阴影更小,所以更多的日光可照到电池上。

以这种方式制造的太阳能板现已投入生产,Elrod也已把目光投向了燃料电池,超级电容(一种储藏电量的新奇方式),甚至催化转化器都成了共挤压制造的合适材料。就像激光打印一样,共同挤压打印可能不会成为一个家喻户晓的词语,但是老帕洛阿尔托研究中心那种创新精神犹存,施乐公司肯定会为此高兴。

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