美国伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的研究人员最近发明了一种新的能量存储设备（电池），这一装置很容易让人误以为是一张“黑色的纸”。

　　此种应用纳米技术设计的电池重量极轻、极其纤薄、十分柔软，可以用于现在以及将来可能出现的小型器具、植入型医疗器械以及交通工具中，并能达到人们所需要的能量需求。

　　性能独特 用途广泛

　　该电池可以在300~-100℃的环境下正常使用。该电池另一个独特的功能就是，它可以作为高容量的电池使用，同时也可以被用作大功率的超级电容器，而在绝大多数的电气系统中两者通常都是单独的组成部分。另一个关键的特点就是，此类电池还可以使用人的血液或者汗液来帮助供应该电池的能量。

　　这一成果的详细内容已经发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》杂志上，文章题为“基于纳米技术的、柔软的能量存储设备”。

　　此电池的纸样外表并不是偶然的，因为它90%是由纤维素做成，和新闻用纸、活页、午餐纸袋以及几乎所有类型的纸张所使用的植物成分相同。

　　伦斯勒理工学院的研究人员向这张“纸”中“注入”了排列好的碳纳米管，这也是为什么这是张黑颜色的“纸”。纳米管就像电极一样使该存储可以传导电。该仪器被设计成锂离子电池，同时也是一个超级电容器，它可以提供与常规电池一样的长时间稳定的功率输出，同时也像超级电容器一样可以迅速爆发出很高的能量。

　　该电池可以被卷成卷、被扭曲、折叠甚至可以用来裁剪成各种形状，都不影响其机械完整性和功效。而且此纸样电池可以像一叠打印纸那样堆起来，这样可以增强总的功率输出。

　　该论文的合著者、伦斯勒理工学院生物触媒和代谢工程的Robert Linhardt教授说：“此电池的本质和普通的纸张没有区别，但是这张‘纸’是以高智慧的方式制造的。我们并没有将许多张放在一起，它是单独的、完整的装置。其组成成分是分子结构上相互连接的：碳纳米管的印迹是深入在纸内的，而且电解液都是渗透进纸内的。由这些成分最后组成的成品就是这样一个看起来、摸上去、甚至称重都和纸一样的装置。”

　　学科碰撞 智慧结晶　　

　　这一独特的由纳米组成的纸样电池的发明是很多不同学科碰撞的结果，需要材料科学、能量存储以及化学方面的专业知识。除了Linhardt，该论文的作者还包括材料科学和工程的Pulickel M. Ajayan教授和从事化学研究的Omkaram Nalamasu教授。

　　研究人员使用了离子性液体，从本质上来说是液体盐，作为该电池的电解质。值得注意的是离子性液体并不含有水，也就是说在该类电池中没有可以结冰或者蒸发的物质。没有水这一物质，使得该纸质能量存储装置可以在极端的温度条件下正常工作。

　　除了可以用在很多小型可手持的电器设备中，该纸电池极轻的重量使得此类电池成为了汽车、飞机甚至轮船的理想选择。它还可以被制成不同的形状，比如汽车门，这很有可能引出许多重要的新工程学上的发明。Shaijumon教授还说：“由于该电池的成分绝大部分为纸，所以它也是环保的。”

　　同时纸也具有很高的生物相容性，所以这种新型纸样电池/超级电容器的混合体具有作为植入体内仪器电源的潜质。该研究小组制造出没有添加电解质的纸电池，并证明了人体汗液、血液以及尿液中自然产生的电解质就可以用来激活该电池。Pushparaj教授说：“这样就可以用此类电池作为类似起搏器这样小型器械的电源，同时还不会将普通电池中常见的那些有害的化学物质带入人体内。”

　　制造该纸电池的材料并不贵，但是眼下研究小组还没有找到一条便宜的、可大量生产该器械的办法。他们的最终目标是可以像印刷报纸那样一卷一卷地生产。

　　Ajayan教授表示：“当我们攻克这一技术之后，我们基本上就有能力印刷电池以及超级电容器了。我们认为这一技术正是当前的能源市场以及电子产业所需要的，人们总是在不断地追求更小、更轻的电源。而我们的这一纸电池可以适用于任何种类的电器。”