电池也能降解？新加坡的纸电池能在4周内分解

纸电池不仅可降解，而且在切割和弯曲的情况下也能保持设备正常运行。

编译| Dark

出品 | 科技智谷

人类堆积如山的电子废弃物闪烁着白色银光，而这些"电子垃圾"的仍在逐年增长，到2021年估计达到6330万吨。这个数字已经足够令人生畏了，不过随着物联网设备与5G网络的普及，许多消费者希望设备与新的5G网络兼容，这意味着大量旧电子产品很快就会被认为是过时的，同时科技公司制造的电子设备寿命越来越短，因为硬件的升级速度远远赶不上软件，所以为了使用更新的软件人们只能不停的更换设备，而旧的设备中的电池也将被丢弃，预计"电子垃圾"的总数还会急剧增长。

我们现在面临着前所未有的电子垃圾量，但遗憾的是，在这电子垃圾中只有不到四分之一被回收利用，而其中大多数设备最终还是进入了垃圾填埋场，由于有害物质的数量可以渗入周围环境，因此成为环境危险。

例如，电子产品含有汞、铍、镉或砷，这些物质可引起与癌症、流产和脑损伤一样的不良反应。而在一些地方，这些电子废弃物甚至会被直接露天焚烧，因为特殊的回收设施既昂贵又耗时，一顿操作下来得到的还是一堆废铜烂铁，可以准确的说，当前这些处理设施根本无法跟上我们产生的电子废物量。

不过新加坡的一项研究让电子废弃物的回收工作变得简单了起来。据悉，在几个月前，南洋理工大学的研究团队推出了一款特殊的电池——纸电池，虽然这不是第一次研制出纸质电池，但南洋理工大学的研究团队对现有概念进行许多新的改进。研究人员Fan Hongjin和Lee Seok Woo在开发电池时考虑了5G和物联网。通过将电池作为未来设备的一次性组件，研究人员希望帮助我们实现更好的可持续性目标。

电池本身很奇怪：薄而灵活，它看起来像一个半透明的晶圆，上面印有金色的设计。晶圆由纤维素纸制成。水凝胶用于填充纤维之间的任何间隙，从而产生所谓的HCP - 水凝胶增强纤维素纸。该HCP既是电池内的固体电解质又是隔膜，然后将电池的阳极打印在正面，阴极打印在背面。要印刷阳极需要由锌和炭黑制成的导电油墨，阴极则需要锰和镍的墨水。打印后，将电池晶圆浸入电解质溶液中，然后再将其施加到阴极和阳极上，以使它们更具导电性。

目前这款纸电池只有0.4毫米厚，大约是人类头发厚度的两倍。然而，尽管体积十分小巧，但作为一款电池应有的功能却一个不少。在测试期间，电池能够使风扇保持运行45分钟，即使它被弯曲成各种新形状。然而，这种弯曲确实会降低电池的容量。180度的变形会使电池的容量降低到72%。当电池恢复到其扁平形状时，它几乎可以恢复其原始容量的100%。经过1000次循环的弯曲过程后，电池总共只损失了5%的容量，而这5%的容量下降则是由于材料中出现的裂纹引起的。

另一项测试，这次是用LED灯进行的，展示了电池对切割的弹性。红色的LED灯继续工作，即使电池的碎片被切断。LED的功能保持不变，电池没有任何短路。将晶圆切割成任何所需形状的能力将有助于解决不同设备对不同形状和尺寸的电池的需求。

研究人员表示，这些特殊特性使电池"可编辑"，并且比传统电池的多功能性要高得多。这使其成为未来智能织物、一次性设备、柔性电子产品、传感器、电路和诊断设备的绝佳选择。一旦电池的寿命结束，只需要4周的时间就可以在地下生物降解，被土壤中的微生物分解。正极和阳极的材料都可以以无毒的形式返回环境，使这些纸电池的处理比处理传统锂电池更安全，更快捷。纸质电池的组件也不需要铝或塑料外壳，这进一步增加了它们的可持续性。

研究人员希望，在未来，他们的技术甚至可以与太阳能电池一起用于储存清洁能源。正如过去的研究表明，使用工业打印机打印薄纸太阳能电池并为离网社区提供电力是可能的。多年来，这些印刷电池的效率从3%攀升至20%。虽然纸质电池并不能取代锂电池，但它们确实可以减少我们飙升的电子垃圾，因为它是可降解的。