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编译| Dark
出品 | 科技智谷
人类堆积如山的电子废物闪烁着白银,而这些"电子垃圾"到2021年,仍在逐年增长,估计达到6330万吨。这个数字足够令人生畏,但随着物联网设备和5G随着网络的普及,许多消费者希望设备和新的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"总数也会急剧增长。
我们现在面临着前所未有的电子垃圾量,但不幸的是,只有不到四分之一的电子垃圾被回收利用,大多数设备最终进入垃圾填埋场,因为有害物质的数量可以渗透到周围环境中,因此成为环境危险。
例如,电子产品含有汞、铍、镉或砷,会引起与癌症、流产和脑损伤相同的不良反应。在某些地方,这些电子废物甚至会直接在露天燃烧,因为特殊的回收设施既昂贵又耗时,而且在一次操作后会得到一堆废铜和废铁。准确地说,这些处理设施无法跟上我们产生的电子废物量。
然而,新加坡的一项研究使电子废子废物的回收。据报道,几个月前,南洋理工大学的研究团队推出了一种特殊的电池纸电池。虽然这不是第一次开发纸质电池,但南洋理工大学的研究团队对现有概念进行了许多新的改进。研究人员Fan Hongjin和Lee Seok Woo开发电池时考虑5G和物联网。研究人员希望通过将电池作为未来设备的一次性组件,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,看起来像半透明晶圆,上面印着金色的设计。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它是电池中的固体电解质和隔膜,然后在正面和背面打印电池的阳极。阳极需要锌和炭黑制成的导电墨,阴极需要锰和镍墨。打印后,将电池晶圆浸泡在电解质溶液中,然后加到阴极和阳极上,使其更具导电性。
目前这款纸电池只有0个.4毫米厚,大约是人类头发厚度的两倍。然而,虽然体积很小,但作为一个电池有很多功能。即使它弯曲成各种新形状,电池也能使风扇运行45分钟。然而,这种弯曲确实会降低电池容量。180度变形将电池容量降低到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次循环弯曲,电池总容量只损失了5%,而这5%的容量下降是由材料中的裂纹引起的。
另一个测试是这次使用的LED灯显示了电池切割的弹性。LED即使电池的碎片被切断,灯也会继续工作。LED功能保持不变,电池没有短路。将晶圆切割成任何形状的能力将有助于解决不同设备对不同形状和尺寸电池的需求。
研究人员说,这些特殊特性使电池"可编辑",而且比传统电池多功能性高很多。这使它成为未来智能织物、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。一旦电池寿命结束,地下生物降解和土壤中的微生物分解只需4周。正极和阳极材料可以无毒的形式返回环境,使这些纸电池比传统锂电池更安全、更快。纸质电池的组件不需要铝或塑料外壳,这进一步提高了它们的可持续性。
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储存清洁能源。正如过去的研究表明,有可能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。多年来,这些印刷电池的效率从3%上升到20%。虽然纸质电池不能取代锂电池,但它们确实可以减少我们飙升的电子垃圾,因为它们是可降解的。
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