透明電池

美國科學(xué)家研發(fā)出了一種透明的鋰離子電池，其柔韌性非常好，而且，成本與常規(guī)電池相當(dāng)，有望在消費(fèi)電子領(lǐng)域"大展拳腳"。

這是由斯坦福大學(xué)材料科學(xué)及工程系副教授崔屹和他的博士生楊遠(yuǎn)、胡良兵等研究團(tuán)隊(duì)最近在實(shí)驗(yàn)室里完成的。這款透明電池的外形如同"透明的紗窗"，研究團(tuán)隊(duì)通過改變電極結(jié)構(gòu)的方法顛覆了原先只將電池電極厚度變薄以達(dá)透明效果的思路。該款電池兼具多項(xiàng)功能和特點(diǎn)，功率強(qiáng)大，柔軟度好，時(shí)尚且價(jià)廉。

此前，一名日本學(xué)者和南加州大學(xué)教授周崇武曾分別在2007年和2009年研究出透明電池，但其能量密度和儲(chǔ)存電力尚不能供手機(jī)等電子產(chǎn)品正常使用。

這一次同樣也有少許不足--由于電池中最主要的材料不能造成透明或被透明材料替代，研究團(tuán)隊(duì)便設(shè)法讓這種材料變得肉眼看不見。

除了隱形手機(jī)指日可待外，這一發(fā)明還有一個(gè)好處就是:這種鋰離子電池還具有很高的柔軟度并可以彎曲，為可彎曲概念手機(jī)的誕生也提供了可能性。

對(duì)于透明電池的誕生，研發(fā)人員樂觀地表示，此項(xiàng)發(fā)明具有多重意義，對(duì)科學(xué)界來說，可以用光學(xué)手段來探測(cè)和分析電池里的反應(yīng);對(duì)于業(yè)界來說，全透明電子產(chǎn)品指日可待;而對(duì)消費(fèi)者來說，"想象一下，擁有一款全透明的手機(jī)多酷吧!"

透明鋰離子電池非常柔軟，并可以彎曲，為概念手機(jī)的誕生提供了可能性，"把手機(jī)戴在手腕上"有望成真。最重要的是它的成本與常規(guī)電池相當(dāng)，有望在消費(fèi)電子領(lǐng)域"大展拳腳"。

美國科學(xué)家在《美國國家科學(xué)院院刊》上指出，他們研發(fā)出了一種透明的鋰離子電池，其柔韌性非常好，而且，成本與常規(guī)電池相當(dāng)，有望在消費(fèi)電子領(lǐng)域"大展拳腳"。

該透明電池的電極為網(wǎng)格狀架構(gòu)，網(wǎng)格中每條線的寬度約為35微米(人眼的分辨能力介于50到100微米之間，如果材料小于50微米，人眼看來它就是透明的)，因?yàn)閱螚l線如此細(xì)小，光會(huì)穿過網(wǎng)絡(luò)線之間的透明縫隙，整個(gè)網(wǎng)眼區(qū)域看起來就是透明的。

為制造該透明電池，崔藝和楊遠(yuǎn)設(shè)計(jì)出精巧獨(dú)特的三步過程。首先，他們選定了透明而有彈性的化合物聚二甲硅氧烷(PDMS)，替代銅或鋁等不透明的常規(guī)材料。PDMS非常便宜，但它不導(dǎo)電，為此，他們將PDMS倒進(jìn)硅模型中制造出了網(wǎng)格狀的溝槽，然后讓金屬薄膜產(chǎn)生的蒸汽飄在溝槽上方，制造出了一個(gè)導(dǎo)電層。隨后，他們將包含有納米級(jí)有效電極材料的溶液倒入溝槽中制造出了電極。接下來，楊遠(yuǎn)對(duì)一種凝膠電解液進(jìn)行了改變，使其既做電解液又做分離器。因?yàn)槠胀姵刂斜挥脕碜龇蛛x器的材料都不透明，因此，這是關(guān)鍵的一步。

通過將新的透明的電解液精確地放置在兩個(gè)電極之間，崔藝和楊遠(yuǎn)制造出了一塊功能性的透明電池，而且，可以通過添加多層讓透明電池體型更大、功能更強(qiáng)。

只要網(wǎng)線能精確地匹配，透明性就能一直保持。光傳輸測(cè)試顯示，該電池在可見光中的透明性為62%;三個(gè)電池層疊在一起的透明性為60%，而且，整個(gè)電池非常柔軟。更重要的是，其成本同常規(guī)電池一樣。

楊遠(yuǎn)說:"唯一的限制是，這種透明電池的能量密度比普通鋰電池低，同鎳鎘電池差不多。"大多數(shù)手提電腦和手機(jī)都由鋰電池提供電力;鎳鎘電池主要用于數(shù)碼相機(jī)和其他能量密度較小的設(shè)備上。不過，該透明電池的能量密度可以通過改進(jìn)材料性能而不斷完善。

崔藝已為該電池申請(qǐng)了專利，并樂觀地表示，透明電池對(duì)基礎(chǔ)研究非常重要;我們也希望同蘋果公司合作，讓人們?cè)谖磥砟軗碛型该鞯奶O果手機(jī)。

具有光電轉(zhuǎn)換效率高，可靠性高；先進(jìn)的擴(kuò)散技術(shù)，保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性；確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性；高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動(dòng)焊接和激光切割。

1 層壓件組件發(fā)電的主題

2 鋁合金 保護(hù)層壓件，起一定的密封、支撐作用

3 接線盒 保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用。如果組件短路，接線盒自動(dòng)斷開短路電池串，防止燒壞整個(gè)系統(tǒng)，接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對(duì)應(yīng)的二極管也不相同。

4 硅膠 密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠，我國國內(nèi)普遍使用硅膠，工藝簡單，方便，易操作，而且成本很低。

（按照工藝順序）

1 鋼化玻璃 其作用為保護(hù)發(fā)電主體（電池片），透光率的選用是有要求的：1）透光率必須高（一般91%以上）；2）超白鋼化處理

2 EVA 用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠黏度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠，都會(huì)引起EVA提早老化，影響組件壽命。

3 發(fā)電主體 主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場(chǎng)上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片,設(shè)備成本相對(duì)較低，但消耗及電池片成本很高，光電轉(zhuǎn)換效率也高，在室外陽光下發(fā)電比較適宜；薄膜太陽能電池，相對(duì)設(shè)備成本較高，但消耗和電池成本很低，光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)晶體硅電池片低，但弱光效應(yīng)非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計(jì)算器上的太陽能電池。

4 背板 作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等）材質(zhì)必須耐老化，組件廠家一般都質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關(guān)鍵就在于背板和硅膠是否能達(dá)到要求。

植物進(jìn)行光合作用時(shí)，不但能把水分解為氫和氧，而且還能把氫分解為帶正負(fù)電荷的粒子?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，葉綠素能直接把太陽能轉(zhuǎn)換成電能。他們把從菠菜葉內(nèi)提取的葉綠素與卵磷脂混合，涂在透明的氧化錫結(jié)晶片上，用它作為正極安置在"透明電池"中，當(dāng)它被太陽光照射時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。這種電池能把太陽能的30%轉(zhuǎn)換成電能、而硅太陽能電池僅能把10%的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以植物發(fā)電潛力巨大。

在國際上有" 生物柴油樹"之稱。據(jù)了解，生物能一直與風(fēng)能、太陽能和潮汐能一起被稱為新能源的代表，在國際上獲得高度認(rèn)同。其原料來源廣泛，玉米油、菜籽油、大豆油、棕櫚油等，麻瘋樹則由于其果實(shí)的出油率高達(dá)30%以上，因此在國際上有"生物柴油樹"之稱。

有分析認(rèn)為，雖然國家有關(guān)部門對(duì)生物能源很重視，但相關(guān)的生物技術(shù)還沒有完全推廣，生物能源還沒有形成產(chǎn)業(yè)，同時(shí)國家對(duì)生物燃料酒精的態(tài)度比較保守，目前只是對(duì)企業(yè)進(jìn)行行政引導(dǎo)。而國家發(fā)改委暫時(shí)也只認(rèn)定河南"天冠"、安徽"豐原"等四家生物能源企業(yè)享有生產(chǎn)燃料乙醇的資格，并只對(duì)這四家企業(yè)的乙醇進(jìn)行收購，一些小型的企業(yè)只能走一些非主流的銷售渠道，為了生存只能以低于市場(chǎng)的價(jià)格出售，影響了中小生物能源企業(yè)的積極性。