新型电池大世界

1、 电，自从第二次工业革命之后，我们便离不开它了。这种神秘的能量驱使着无数科学家们浩浩荡荡地展开了对它的研究随着电子设备的诞生，电池自然而然的也就诞生了，而且发展迅猛，欣欣向荣。下面我们就来走进电池技术的前沿，一览新型电池的大千世界。 石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。 我们知道：从微观的角度看蓄电池的充放电过程，实际上是一个阳离子在电极中“镶嵌”和“脱离”的过程。所以，如果电极材料中的孔洞越多，则这个过程进行的越迅速。在宏观的角度看则表现为蓄电池充放电的速度越快。 石墨烯的微观构造，是一个由碳原子所组成的网状结构。因为具有极限的薄度(只

2、有一层原子的厚度)，所以阳离子的移动所受限制很小。同时正因为具有网状结构，由石墨烯所制成的电极材料也拥有充分的孔洞。从这个方面看，石墨烯无疑是一种非常理想的电极材料。单层的石墨烯 据位于美国纽约州的伦斯勒理工学院的研究者的研究表明：使用石墨烯作为电池的阳极材料，其充放电速度将超过锂离子蓄电池的10倍。 西班牙Graphenano公司(一家以工业规模生产石墨烯的公司)同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的三倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。虽然此电池具有各种优良的性能，但其成本并不高。Graphenano公司相

3、关负责人称，此电池的成本不高，完全在消费者承受范围之内。此外，在汽车燃料电池等领域，石墨烯还有望带来革命性进步。 纸电池，是用纸张作为载体的电池。纸电池是由银和碳纳米材料制成的特殊墨水，涂在纸张上制成“纸电池”，为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光。 美国加州斯坦福大学2009年成功研制了“纸电池”，用硅纳米线做成的电池是锂离子电池功效的10倍。瑞典科学家2015年12月研制出了一种能作为电池的“纸”，其效率之高，所储存的电能可以和市场上最好的超级电容电池相媲美。 新型的纸电池是由植入了电极和电解液的纤维素纸构成的。其中纤维素纸就起到了隔离物的作用。电极分别是加入纤维素中的碳纳米管和覆盖在纤

4、维素制成的薄膜上的金属锂，而电解液就是六氟磷酸锂溶液。 研究显示，在2伏的电压下，这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。据介绍，这种新型的电池除了制作方法创新外，还具有很多重要的特性，比如说柔韧性。这种新型的纸电池由于成分主要是纤维素，因此保持了纸的一些特性，具有较好的柔韧性。另外根据实验显示，这种电池对温度的适应能力相当强，在-70至150的温度区间都能正常使用。 对于纸电池，笔记本电脑、手机、数码相机对于纸电池，笔记本电脑、手机、数码相机乃至汽车都是一种理想的驱动装置。因为可塑性乃至汽车都是一种理想的驱动装置。因为可塑性强，这种电池甚至可以被做成车门的形状。在驱强，这种电池甚至可以被做成

5、车门的形状。在驱动微型医疗装置动微型医疗装置(譬如心脏起搏器譬如心脏起搏器)方面有着其它电方面有着其它电池不可比拟的优势。研究者正在努力降低纸电池池不可比拟的优势。研究者正在努力降低纸电池的成本，期望未来能够像印刷报纸那样，利用印的成本，期望未来能够像印刷报纸那样，利用印刷技术大量制造电池。刷技术大量制造电池。微生物燃料电池微生物燃料电池 生物电池，是指将生物质能直接转化为电能的装置。目前有一大批的科研工作者聚焦于这一充满潜力的新型电池上。从原理上来讲，生物质能能够直接转化为电能主要是因为生物体内存在与能量代谢关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响，互相依存，形成网络，进行生物的能量

6、代谢。 微生物燃料电池，英文简称为MFC，是以微生物作为催化剂将碳水化合物中的化学能转化为电能的装置。 MFC以有机物作为燃料在厌氧的阳极室中被微生物氧以有机物作为燃料在厌氧的阳极室中被微生物氧化，产生的电子被微生物捕获并传递给电池阳极，电子通化，产生的电子被微生物捕获并传递给电池阳极，电子通过外电路到达阴极，从而形成回路产生电流，而质子通过过外电路到达阴极，从而形成回路产生电流，而质子通过质子交换膜到达阴极，与电子受体质子交换膜到达阴极，与电子受体 （氧气）反应生成水。（氧气）反应生成水。其阳极和阴极反应式如下所示：其阳极和阴极反应式如下所示： 阳极反应：阳极反应： (CH2O)nnH2O

7、= nCO24ne-4nH+ 阴极反应：阴极反应： 4e-O24H+ = 2H2O 与传统的化学电池相比，生物电池具有操作上和功能上的优势。1、它将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率。2、不同于现有的生物能处理，生物燃料电池能在常温常压甚至是低温的环境条件下都能够有效运作，电池维护成本低，安全性强。3、生物燃料电池不需要进行废气处理，因为它所产生的废气的主要组分是二氧化碳。4、生物燃料电池具有生物相容性，利用人体内的葡萄糖和氧为原料的生物燃料电池可以直接植入人体。5、在缺乏电力基础设施的局部地区，生物燃料电池具有广泛应用的潜力。 在化石燃料日趋紧张、环境污染越来越在化石燃料日趋紧张、环境污染越来越严重的今天，这些新型电池以其良好的性能严重的今天，这些新型电池以其良好的性能向我们展示了一个美好的发展前景。但不可向我们展示了一个美好的发展前景。但不可否认的是，由于技术条件的制约，新型电池否认的是