純“綠色”電池誕生

    鋰電世界  如果一節一號電池在地里腐爛，有毒物質能使一平方米的土地失去使用價值，而扔一粒紐扣電池進水里，它其中所含的有毒物質會造成60萬升水體的污染，相當于一個人一生的用水量。何時我們才可以摒棄這些坑爹的電池?

    近日，佐治亞理工學院和馬里蘭大學的研究人員聲稱他們已經研發了一款百分百“綠色”的電池，這和我們常見的太陽能電池并不是一回事——用樹木做成的超級環保太陽能電池，這款電池是“用不完”的。

    事實上，常規的太陽能電池還不夠環保。佐治亞理工學院有機光子學和電子技術中心的負責人Bernard Kippelen解釋稱，常規的太陽能電池雖然能利用太陽光能發電生產清潔能源，但電池本身是不能回收再利用的，人類只是在減少了對化石燃料的依賴，但同時消耗著其他資源，在這款革命性的電池誕生之前，這和拆了東墻補西墻沒什么區別。

    普通電池中含有鎘、鉛、汞等重金屬，其廢舊電池中的重金屬正是帶來污染的元兇。研究人員認為，要徹底改變電池污染環境的問題，必須換掉電能的載體，既然太陽能電池的工作原理和植物光合作用類似，那為什么不可以直接用植物纖維制作電池?

    經過上千種材料的篩選后，研究人員研發了一種植物纖維納米晶體(cellulose nano crystal， CNC)，只需要把構成太陽能電池的有機物裝入這種結構中就能形成簡單的植物電池。由于這也是一種有生物降解功能的材料，電池能夠在溫水中自行溶解。“生產的材料是植物本身，這里有取之不盡的光能有機物，電池使用后也可以自行分解，百分百地環保，這才是真正的綠色科技。”研究人員自豪地表示。

    目前，這種新型電池能將接收到植物光能的2.7%轉化為太陽能電能，轉化率在有機材料中名列前茅，不過還遠不及常規太陽能電池(在所有種類的太陽能電池中，光電轉換效率最高的是單晶硅，達到24%)。除了轉化率不及常規太陽能電池之外，這種新型太陽能電池面臨的另一個問題是對環境的適應能力，由于這些新型電池的原材料是可降解的，很可能一場大雨就能將電池產品徹底毀掉。對此，馬里蘭大學的研究人員在電池的環境適應能力問題上下了功夫。研究人員利用納米技術，從黃松中取材，在木纖維上涂了一層錫膜，并使用鈉代替常規電池中的鋰，這樣生產出的電池比紙張薄，也能起到一定程度的“防水”功能，從而增加電池對環境適應能力。

    事實上，假如這些新型的電池能夠正式投入生產線，它還將會改善工人們的身體健康。常規的太陽能電池尤其是光電轉化效率最高的單晶硅太陽能電池，在生產過程中有一部分硅會以氯硅氣體化合物的形式作為廢料排出，污染空氣，經常接觸硅的工人也容易患上“矽肺”這種職業病，而這種用樹木做成的太陽能電池，工人們完全不必擔心污染問題。然而，什么時候才能拿到這塊木頭電池?研發人員表示，他們的下一個目標是將轉化率提高到兩位數，假如研究進展順利，5年內這種電池就能正式推出市場。