紙電池的發(fā)展空間到底有多大？

    由美國倫斯勒理工學(xué)院的幾位科學(xué)家研制出來的一種薄如紙片，可剪裁、能折疊的輕型“紙電池”最近引起了人們的關(guān)注。研究者認(rèn)為，由于這種紙電池具有諸多的性能，因此將會成為一種新型的能源存儲設(shè)備。

    那么，這種新型紙電池會對我們的生活產(chǎn)生怎樣的影響？它的發(fā)展空間到底有多大？這些話題或許還有待科學(xué)家們的進(jìn)一步探討。

新紙電池性能獨(dú)特

    與傳統(tǒng)電池相同，這種新型電池的組成部分也包括電極、電解液和隔離膜。具體而言，這種新型的紙電池是由植入了電極和電解液的纖維素紙構(gòu)成，其中纖維素紙就起到了隔離物的作用。電極分別是加入纖維素中的碳納米管和覆蓋在纖維素制成的薄膜上的金屬鋰；而電解液就是六氟磷酸鋰溶液。美國倫斯勒理工學(xué)院的科學(xué)家就是通過把電池的三部分綜合到薄薄的一張紙上，而制成了這種新型紙電池。

    研究顯示，在2伏的電壓下，這種新型紙電池每克能產(chǎn)生10毫安的電流。據(jù)介紹，這種新型的電池除了制作方法創(chuàng)新外，還具有很多重要的特性，比如說柔韌性。這種新型的紙電池由于成分主要是纖維素，因此保持了紙的一些特性，具有較好的柔韌性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)顯示，這種電池對溫度的適應(yīng)能力相當(dāng)強(qiáng)，在-70℃至150℃的溫度區(qū)間都能正常使用。

目前不會取代鋰電

    一些報道稱，這種新型紙電池有望替代現(xiàn)在消費(fèi)電子用品領(lǐng)域常用的鋰電池，專家對此將作如何解釋呢？

    哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系的孫克寧教授認(rèn)為，每一種電池都是根據(jù)不同的需要而特別設(shè)計和發(fā)明的。由于不同的電池有不同的特性，所以某一種電池不可能是萬能的，這種新型紙電池也不例外。

    新型紙電池作為一種新概念電池，運(yùn)用前景肯定是有的。但是從目前公布的紙電池的生產(chǎn)方法上看，生產(chǎn)這種紙電池所需要的碳納米管的生產(chǎn)成本很高，不適合大批量生產(chǎn)，因此其實(shí)用性也是有限的。目前還只能把這種新型紙電池定位為一種探索性研究發(fā)明。由于工藝和其他方面的原因，它并不能替代廣泛使用的其他種類的電池，也不可能在短時間內(nèi)占有市場。

    哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系胡信國教授也認(rèn)為，由于活性物質(zhì)的量是很有限的，因此，紙電池的容量也是很小的，距離商業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走。

    至于紙電池會不會取代目前廣泛使用的鋰離子電池，孫克寧認(rèn)為，鋰離子電池的發(fā)展空間仍然是很大的，隨著環(huán)保材料的開發(fā)使用和成本的不斷降低，鋰離子電池在未來的充電電池領(lǐng)域仍然占有廣泛的市場。

電池污染有待解決

    傳統(tǒng)的電池由于其采用的原料關(guān)系，對環(huán)境和人體都有較大危害。據(jù)孫克寧介紹，鎘鎳電池是一種可充電的堿性干電池，廣泛用于便攜式電動工具、電動剃須刀和電動牙刷等。其生產(chǎn)原料中，鎘是一種人體不需要的元素，射入人體會產(chǎn)生鎘慢性中毒，時間長了會出現(xiàn)骨痛病，表現(xiàn)為骨軟化，甚至臥床不起。鎳在水體中的含量每升水不能超過0.1毫克，但是一節(jié)鎳氫電池一般含4—8克的鎳。鎳鎘電池在水體中如果發(fā)生泄漏將對水體產(chǎn)生怎樣的污染可想而知。同時鎘鎳電池在處理上也要相當(dāng)注意，一節(jié)五號鎳鎘電池可以污染一平方米以上的土地。

    鋰離子電池是目前在手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中廣泛使用的一種充電電池。據(jù)胡信國介紹，鋰離子電池的正極為鈷酸鋰，負(fù)極為石墨，電解液為六氟磷酸鋰的有機(jī)電解液，這些材料對人體沒有太大毒性，因此被國內(nèi)外稱為綠色電源。但是，由于鈷酸鋰的化學(xué)活性很高，鋰離子電池也存在安全性問題。

    同時，孫克寧也指出，鋰離子電池雖然不含汞、鎘、鉛等毒害大的重金屬元素，但是它也會對環(huán)境造成污染。主要體現(xiàn)在其電解質(zhì)進(jìn)入環(huán)境后，可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成氟污染和有機(jī)污染。總而言之，傳統(tǒng)的充電電池會對水體和農(nóng)田產(chǎn)生巨大污染，并且這種污染是不可逆的和長時期的。同時還會直接或者是通過環(huán)境對人體健康產(chǎn)生不同程度的危害，所以科學(xué)家從來沒有停止過對新型環(huán)保電池的研究。

    就新型紙電池而言，由于這種電池的成分以纖維素為主，可能使人們聯(lián)想到它與一般的電池不同，對環(huán)境沒有危害。但是，孫克寧指出，這種新型紙電池雖然在生產(chǎn)過程中沒有污染，但是其電池的處理仍然可能產(chǎn)生污染。從公布的研究論文看，其電解液是六氟磷酸鋰，這種物質(zhì)對環(huán)境是有污染的。并且在電解質(zhì)不變的情況下，其對環(huán)境的污染與一般的鋰離子電池并沒有很大區(qū)別。而胡信國則認(rèn)為，報道中的所謂紙電池，其實(shí)質(zhì)就是一種鋰電池，用金屬鋰作負(fù)極，其能量高于現(xiàn)在的鋰離子電池，但金屬鋰更活潑，安全性更有問題，因此許多問題還有待進(jìn)一步解決和討論。