轻巧、柔性、环保-纸电池 / 四六文摘

纸电池概述

纸电池是一种新型环保的超薄电池，用纸张或其他薄膜基材作为载体的电池，以导电墨水印刷，制成的超薄电池。相比于传统电池，纸电池具有轻薄（通常厚度在 1 毫米以内）、环保（不使用铅、汞、镉等重金属）、可折叠弯曲、可按需要做成各种形状、甚至可在超越常规电池的工作温度下工作等优势。这种薄膜印刷纸电池的产品特点包括柔软，轻巧，微薄，电量与纽扣电池相当而且对环保更友善。独特的产品性质使得纸电池也被称为“未来型电池”。

图1.纸电池结构图

纸电池特性

1. 与传统的钮扣电池相比，纸电池具有成本低、材料环保、可作为日用垃圾处理、尺寸和形状灵活等优势。

2. 纸电池的生产过程中无需借助专门的生产设备，对生产制备的环境条件要求也比较低，可以有效降低纸电池的整体成本。

3. 纸电池从生产到使用再到丢弃环节，对环境的影响几乎可以忽略。纸张材料和“电池”概念、技术相结合产生的纸电子在继承纸基材原有特征的同时，又赋予其电池的性能，不仅廉价、便携灵活，而且易于集成于其它功能器件，从而赋予其新的使命，其形状性能也更灵活，器件设备将更小巧轻便，可穿戴设备也更舒适，工业产品将更人性化。

纸电池应用

据了解，目前二代纸电池技术仍不成熟，尚处在实验室研发阶段。此外，二代纸电池所需的碳纳米管生产成本较高，不适合批量生产，目前只能定位为探索性研发。

作为便携式电子器件的不可或缺的元件，纸电池具有非常广泛的应用市场潜力，可以为许多便携式电子产品提供正常工作所必需的源动力。迄今为止已研发的产品主要包括:①智能 RFID 标签和 RFID 传感器标签；②电子报纸；③防伪标签；④智能卡片与包装；⑤医疗贴膜等等。如果将柔性纸电池融入到化妆品或者医用电子药贴产品中，在提高使用效率减少作用液浪费的同时可以有效缩短作用时间，降低产品成本，使得产品更具市场竞争力。

图2.RFID电子标签（来源网络）

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由于 PowerPaper 和 Enfucell 的一代柔性印刷纸电池只能一次性使用，科研人员也在研发新一代的纸电池，采用不同的技术以达到可充电的目的。2010 年，斯坦福大学科研人员成功研发出新型锂离子电池，科研人员将特殊的银碳纳米墨水涂在普通纸上，这张纸就是一块电池。银碳纳米墨水混合了三种物质：单壁碳纳米管、镀银纳米线薄膜和普通墨水。其中，前两者用于形成“蓄电池”的两极，而墨水的功用是将前两者固定在纸上。