充电只需几秒还能变色 帝国理工学院使用塑料薄膜和盐水研发无电池

据外媒报道，伦敦帝国理工学院物理与化学系的研究人员利用专门设计的塑料薄膜和简单的盐水开发了一种新型电池原型。这种新电池原型的设计原理也可以应用于现有的电池技术，为储能、生物传感和智能变色材料创造新的设备。目前使用最广泛的电池是锂离子电池，其容量相对较高，但无法快速充电或放电。此外，它还含有有机电解质和其他危险的易燃材料，需要小心处理和放置。与传统的锂离子电池相比，这种电池原型储存的电荷更少，但它可以在几秒钟内充电和放电。这种电池是由聚合物制成的，它还有一个额外的好处，即在电池充电过程中可以改变颜色，让用户可以轻松读取电池的充电状态。这种电池原型可以提高现有电池的充电速度，降低现有电池的性，或者为制造新型电池铺平道路。这项关于可回收电池的研究的联合首席作者Alexander Giovannitti博士说：“我们用来制造电池原型的材料可以以更低的成本制造，再加上使用无和不易燃的水性电解质，这可能为开发可回收电池开辟一条可行的道路。”更快的充电速度，但低容量电池可以用于一系列需要快速更换能量的应用。但电池可能不小，例如，汽车制动产生的能量可以稍后用于加速汽车。在更大的范围内，太阳能或风能等可再生能源在作为国家或地方电网的一部分供人类消费时只能间歇性地提供能源。然而，一个能够快速储存能量的电池系统可以在需要时将电力传输回电网，这对于保持稳定的电力供应是有价值的。研究团队表示，需要进一步研究，使电池原型适应上述应用领域，但其设计原理可能适用于正在开发的各种储能设备。在设计新材料之前，聚合物材料已成功应用于电池中，作为分离正极和负极的柔性添加剂或电解质。但事实证明，将这种材料用作在水中操作的电池电极的活性材料是非常具有挑战性的。这一突破来自于聚合物材料的设计，该材料可以从盐水中吸收或释放正离子或负离子，并且快速可逆，不会降解。当设备被充电时，这种离子被吸引到具有相反电荷的电极上。水基电池无且理想，但它们很难实现水中离子与电极的可逆交换。研究团队设计了侧链，连接到导电聚合物的“骨干网络”，从而解决了这个问题。通过在侧链上使用极性材料，研究人员开发了具有高亲水性的电极。根据这一原理，研究人员能够制造正极和负极，它们可以吸收水中的正负离子，从而获得制造电池的材料。由于聚合物网络的柔性主干可以在电池充电和放电过程中膨胀和收缩，因此不再需要添加剂。联合首席作者Davide Moia博士表示：“盐水的使用消除了人们对性和易燃性的担忧，但与其他有机电解质相比，这种类型的水基电解质不容易使用，因为它限制了设备的充电和放电能力

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