全新可撓高電導薄膜登場,有望打造怎麼摔都摔不壞的電池

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 29 日 9:45 | 分類 奈米 , 材料、設備 , 電力儲存 follow us in feedly

雖然人人都知道要好好愛護手機,但總會有手滑或是一怒之下摔手機的時候,嚴重可能就會導致手機內傷、引發鋰電池衰退或爆炸,對此,美國科學家已帶來搭載導電多孔纖維的有機塑膠層,有望開發出怎麼敲、怎麼撞都不會衰退的儲能設備。




筆記型電腦、手機、平板等皆是精密電子產品,多次摔到後容易造成設備故障,美國聖路易斯華盛頓大學藝術與科學化學助理教授 Julio D’Arcy 表示,儲能設備有時會在衝擊下故障或起火,且未來的設備會更加精密與靈活,也多是攜帶式電子儀器,不耐衝擊的狀況會愈來愈高。

有鑑於此,聖路易斯華盛頓大學團隊致力高儲能系統的防禦力,最近則透過控制溶液中鐵氧化物(rust)生成,打造出全新、靈活可撓的導電薄膜。其中該薄膜厚度相當薄、僅以微米為單位,是種搭載高電導多孔纖維的有機塑膠層,若以外餡三明治來譬喻的話,高電導多孔纖維就是上方的美味餡料,下方柔韌的有機塑膠層則是吐司。

根據團隊先前的實驗,他們已透過沉積鐵鏽法,成功找到控制鏽蝕的方法。D’Arcy 曾表示,鏽蝕會讓結構變得更加不穩定與脆弱,進而降低設備的性能,但團隊已找出控制形成氧化鐵的方法,讓它們可以發揮正面效用,同時也已打造出暨堅硬又高電導的聚合物奈米花(nanoflower)結構。

▲ 圖為奈米花模擬圖,藍色部分是導電聚合物 PEDOT,紅色則是氧化鐵。(Source:聖路易斯華盛頓大學

而在此次實驗中, D’Arcy 指出,團隊首先設計出奈米結構的取向(orientation),之後將聚合物薄膜跟鐵氧化物平行組合,最後就打造出類似於紡織品般交織的聚合物奈米纖維,這類結構非常靈活,可用在能量轉換與儲能設備中。

實驗結果也符合團隊的期待,新材料能夠經得起科學家任何折磨,不管是摺成各種角度、反覆敲打,甚至是以每小時 48 公里的速度撞擊,材料仍完好,相較之下其他金屬或是碳材料可能就無法撐過這些實驗了。研究也指出,拿槌子敲一下後,新型電容仍可以維持 80% 且循環 11,000 次,錘了 40 下之後雖然降到 74%,但成績依然相當不錯。

假如該實驗有成,未來我們或許再也不用擔心摔壞手機電池了。

(首圖來源:聖路易斯華盛頓大學