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美国莱斯大学开发出喷涂式锂离子充电电池

美国得克萨斯州休斯敦市莱斯大学(Rice University) 的研究人员近日开发出用喷涂工艺制造大面积锂离子充电电池的技术，“可在几乎所有物体的表面上形成电池”（莱斯大学）。相关论文已发表在学术杂志《Nature》上。

该锂离子充电电池由5 层薄膜构成，全部采用喷涂工艺形成。第一层为正极的集电体(CC)层，由碳黑与常用的极性溶剂甲基吡咯烷酮混合后再加入单层碳纳米管(SWNT)的材料构成。第二层为正极材料层，由钴酸锂与石墨粉末的混合材料构成。第三层为隔膜层，由聚偏氟乙烯(PVDF)类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、SiO2粉末的混合材料构成。第四层为负极材料层，由钛酸锂与石墨粉末的混合材料构成。第五层为负极的CC 层，由铜粉分散于乙醇中的“涂料” 构成。CC 层以外的各层厚度为100～150 μm。 开发中难度最大的是隔膜层。最初开发的隔膜层耐久性较差，与正极的SWNT 一接触就会损坏。最后通过在隔膜层中加入PMMA，大幅提高了耐久性。

研究人员把普通锂电子电池里的集电体、正极、负极和两极之间的聚合物隔离层等5 个组成部分变成液体，然后通过喷枪把这些液体喷涂在玻璃片、不锈钢薄板、釉面瓷砖甚至啤酒杯上。在其中一个实验里，研究小组把喷涂电池喷在9 块瓷砖上，然后把这9 块瓷砖连接起来，其中一块瓷砖接上太阳电池，并以实验室的白灯管照射，用太阳电池输出的电力为这组瓷砖电池充电。在电池充满电后，这9 块瓷砖接上一组40 颗发光二极管(LED)，以2.4 V 的电压使排列出“RICE”文字的LED 串灯点亮了6 个小时。……