充電只需幾秒還能變色 帝國理工學院使用塑料薄膜和鹽水研發無毒電池

倫敦帝國理工學院（Imperial College London）物理和化學系的研究人員使用經過特殊設計的塑料薄膜和簡單的鹽水，研發出新型電池原型。

據外媒報道，倫敦帝國理工學院（Imperial College London）物理和化學系的研究人員使用經過特殊設計的塑料薄膜和簡單的鹽水，研發出新型電池原型。該款新型電池原型的設計原理（在電池充電時，能夠改變顏色）也能使用于現有的電池技術上，為儲能、生物傳感和智能變色材料創造新設備。

目前使用最廣泛的電池是鋰電池，此種電池容量相對較高（可以存儲大量電荷），但是不能快速充電或放電。此外，還具備有機電解質和其他危險易燃材料，因而要小心解決和放置。

與傳統鋰電池相比，該款電池原型存儲的電荷更少，但是其可在幾秒鐘內充放電。該款電池由聚合物制成（構成塑料的長分子鏈），此種材料有一個額外的好處，可在電池充電時改變顏色，讓用戶輕易讀取電池的充電狀態。

該電池原型可提高現有電池的充電速度，降低現有電池的毒性，或者為制造出全新類型的電池鋪平道路。

可回收電池

參與該項研究的聯合首席作者Alexander Giovannitti博士表示：“我們創建電池原型所使用的材料能以較低成本制造，結合使用無毒且不易燃的水基電解質，可能為研發出可回收電池開辟一條可行途徑。”

充電速度快，但是容量較低的電池可使用于一系列使用中，此類使用中的能量要快速更換，但是電池可能并不小，例如汽車制動出現的能量可稍后用于讓汽車加速。

從更大的范圍上來看，當太陽能或風能等可再生能源作為國家或地方電網的一部分供人使用時，只能間歇性地供應能源。但是，一個能夠快速存儲能量的電池系統，就可以在要時將電力傳送回電網，關于保持電網穩定供應很有價值。

該研究團隊表示，還要持續研究，讓該電池原型適應上述使用范疇，但是其設計原理可能適用于正在研發的各種儲能設備。

新材料的設計

此前，聚合物材料作為柔性添加劑或是分離正極和負極的電解質，已經成功使用于電池中。但事實證明，該材料用作活性材料，供在水中進行操作的電池電極使用時非常具有挑戰性。

此次取得沖破源自于聚合物材料的設計，此類材料能從鹽水中吸收或釋放正離子或負離子，而且速度快且可逆，并且不會出現降解。當設備進行充電時，此類離子就會被吸引到帶相反電荷的電極上。

水基電池無毒，是非常理想的電池，但是此類電池很難讓水中的離子與電極進行可逆交換。研究小組設計了側鏈，連接到導電聚合物的“主干網”上，從而處理了該問題。通過在側鏈上使用極性材料，研究人員研發出高親水性的電極。

依據該原理，研究人員能夠制造出正負電極，從而能夠從水中吸收正負離子，因此研究人員獲取了制造電池的材料。由于聚合物的主干網已經是柔性的，在電池充放電時可以膨脹和收縮，因此就不再要添加劑了。

聯合首席作者Davide Moia博士表示：“使用鹽水擺脫了毒性和易燃性的擔憂，但是與其他有機電解質相比，此類水基電解質并不容易使用，因為其會限制設備的充放電量。”

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