60v100ah旧电池充一次电多少度(水激活的一次性纸质电池)
据悉,一组研究人员开发了一种水激活的一次性纸电池。研究人员建议,它可以用来为各种低功耗、一次性使用的电子产品供电。比如,跟踪物体的智能标签、环境传感器和医疗诊断设备。另外,该纸电池还能将其对环境的影响降至最低。这项原理证明研究已经发表在《科学报告》杂志上。
上图:纸质电池由两个电化学电池组成(位于纸带的两端), 由防水层隔开(在字母“m”和“p”之间)并串联连接。
这种电池由古斯塔夫·尼斯特罗姆(Gustav Nyström)和他的团队设计,由至少一个1厘米见方的电池组成,并由三个墨水打印在一张长方形的纸条上。盐,在这种情况下只是氯化钠或食盐,分散在整个纸条上,其较短的一端浸泡在蜡中。一种含有石墨薄片的墨水,作为电池的正极(阴极),被印在纸张的一个平面上,而一种含有锌粉的墨水,作为电池的负极(阳极),被印在纸张的反面。另一种含有石墨片和炭黑的墨水印在纸的两面,在另外两种墨水的上面。 这种墨水构成了集电器,将电池的正极和负极连接到两根电线,两根电线位于纸的蜡浸端。
当加入少量水时,纸中的盐溶解,带电离子释放,从而使电解液具有离子导电性。这些离子通过分散在纸上激活电池,导致阳极处墨水中的锌被氧化,从而释放电子。通过闭合(外部)电路,这些电子可以从含锌的阳极(通过含石墨和碳黑的墨水、电线和设备)转移到石墨阴极,在那里它们被转移到环境空气中的氧气。这些氧化还原反应(还原和氧化)因此产生电流,可用于为外部电气设备供电。
为低功率电子产品提供可持续能源
为了证明他们的电池运行低功耗电子产品的能力,古斯塔夫·尼斯特罗姆的团队将两个电池组合成一个电池,以增加工作电压,并使用它为一个液晶显示的闹钟供电。对单芯电池的性能分析显示,在加入两滴水后,电池在20秒内激活,当没有连接到耗能设备时,可以达到1.2伏特的稳定电压。标准 AA 碱性电池的电压为1.5伏。
上图:一种模版印刷的纸电池。 电池可以运行低功耗电子设备,例如连接到电池的液晶显示器 (LCD) 闹钟。
1小时后,由于纸张干燥,单芯电池性能明显下降。然而,在研究人员再加两滴水后,电池在一个多小时内保持0.5伏特的稳定工作电压。
研究人员提出,纸张和锌的生物降解性可以使他们的电池最大限度地减少一次性、低功耗电子产品对环境的影响。古斯塔夫·尼斯特罗姆表示:“我们的新电池的特别之处在于,与许多使用金属箔的金属空气电池相比,随着电池耗尽,金属箔会逐渐被消耗,而我们的设计允许只在特定应用实际需要的墨水中添加适量的锌。”而且,金属箔更难以控制,而且并不总是完全消耗,导致材料的浪费。因此,墨水中含有的锌越多,电池就能工作得越久。
古斯塔夫·尼斯特罗姆补充说,目前水激活电池设计的一个更关键的点,是电池变干所需的时间。“但我相信,可以通过不同的设计来解决这个问题。”然而,对于环境传感应用,在一定的湿度或潮湿的环境中,纸张的干燥将不是一个问题。
两种互补的技术
此前,古斯塔夫·尼斯特罗姆的团队已经开发出了一种基于纸张的可降解超级电容器,这种电容器可以进行数千次充放电而不损失效率。与同等重量的电池相比,超级电容的能量密度要低10倍左右,而功率密度则要高10到100倍左右。因此,超级电容器可以更快地充放电。它们还可以承受更多的充放电循环。古斯塔夫·尼斯特罗姆表示:“因此,这两种设备(技术)实际上是互补的。”这种新型水电池背后的想法是能够制造充满电的设备,而且只有在刺激触发后才会释放这种能量,在这种情况下,只需一滴水。
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