Forskare strävar efter att skapa ett miljövänligt alternativ till kommersiella batterier. Japanska forskare har visat en prototyp av ett litiumjonbatteri med vatten som elektrolyt. Nu har ingenjörer från Nanyang University of Technology Singapore testat pappersbaserade biologiskt nedbrytbara batterier med en energitäthet på ≈26 MWh cm-3. Forskarna förväntar sig att deras batterier är användbara för att skapa flexibla, bärbara elektroniska enheter.
För att utveckla en tunn batteriprototyp som inte kräver ett hårt skal, använde forskare vid Nanyang Technological University ett ark cellulosapapper och förstärkte det med en speciell hydrogel för att fylla luckorna mellan fibrerna. På denna bas applicerades elektroder på båda sidor med screentryck: en anod (gjord av zink och kimrök) och en katod (gjord av mangan och nickel). Efter att ha skrivit ut elektroderna nedsänktes batteriet i elektrolyt. Sedan applicerades ett lager av tunn guldfolie på elektroderna för att öka konduktiviteten.
Under experimentet, som beskrivs i den vetenskapliga tidskriften Advanced Science, visade teamet hur ett 4 × 4 cm, 0,4 mm tjockt batteri höll en liten elektrisk fläkt igång i 45 minuter. Hon slutade inte ge energi även när hon var böjd och vriden.
Prestanda för tryckta batterier under mekanisk deformation. Foto: Advanced Science
Om ett “pappers” batteri grävs ner i slutet av sin livslängd kommer det att sönderdelas helt inom några veckor.
“Nickel eller mangan som används i katoder kommer att förbli i oxid- eller hydroxidform, som är nära naturliga mineraler. Zinket i anoden kommer naturligt att oxidera och bilda en giftfri hydroxid, säger professor Fan Hongjin, en av studiens ledare.
