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也許有一天你需要去商店，因為你的正極塗料用完了。一個研究團隊剛剛宣佈了一種新型噴塗電池設計。這項技術可能會改變電池的生產方式，並消除對用於儲能的表面型別的限制。
噴塗電池，像所有鋰離子電池一樣，由五層組成：正極集流體、吸引帶正電荷離子的正極、離子導電隔膜、吸引帶負電荷離子的負極和負極集流體。對於每一層，挑戰在於找到一種方法，將導電材料與各種聚合物混合，製成可以噴塗到表面的塗料。
來自休斯頓萊斯大學和比利時魯汶天主教大學的材料科學家和化學家團隊成員，同時也是該論文的主要作者尼拉姆·辛格說：“發現這一點真的令人興奮。我們真的可以將電池噴塗在各種表面上，並將任何物體轉化為儲電裝置嗎？”
辛格說，她的團隊的工作正在填補社會關鍵領域中對新型電池設計的儲能需求。她說：“我們發現，研究的重點現在正在轉向電池的整合。” 也就是說，人們正在嘗試設計可以內建到各種不同物體中的電池。一些團隊正在致力於製造薄而柔性的電池，以及可以整合到紡織品中的電池。太陽能是研究人員特別感興趣的應用之一。太陽能電池板可能需要較大的表面積，而萊斯大學團隊的設計是在該領域收集和儲存能量的有效方法。
為了測試他們的設計，他們將電池塗料應用於陶瓷浴室瓷磚、玻璃、柔性透明薄膜、不鏽鋼和一個啤酒杯的側面。在每種情況下，電池都工作了。在一個實驗中，他們將太陽能電池連線到其中一個電池，併為一個 LED 顯示屏供電。
辛格說，最大的挑戰是製造一種既穩定又強大的電池：“將所有層疊放在一起而不干擾其容量或損害電池效能並不容易。” 也存在安全問題。許多鋰離子電池使用鋁作為正極集流體，但鋁微粒會刺激肺部，因此在氣溶膠塗料中使用它們將是危險的。相反，研究人員依賴於碳奈米管。
氧化鈷鋰被用作正極，市售凝膠電解質被用作隔膜，氧化鈦鋰被用作負極，銅被用作負極集流體。該方法在 6 月 28 日出版的《科學報告》中有詳細介紹。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
辛格認為，萊斯大學團隊的電池是遊戲規則改變者，因為它在其體積內具有能源效率，並且可以應用於許多不同成分和形狀的物體。
阿貢國家實驗室的材料科學家維拉斯·波爾沒有參與這項研究，他也認為這項新設計令人興奮，並將其描述為“電池設計和整合領域中一個卓越而引人注目的概念”。
但就目前而言，噴塗電池尚未完全準備好在您當地的五金店上架。原因之一是，電解質隔膜層尚未對氧氣穩定。如果它與空氣接觸會爆炸，因此在製造電池時需要特殊條件。
辛格說，該團隊目前正在努力使所有材料對空氣和溼氣的反應性降低，並且更加環保。她補充說，其他團隊正在致力於開發噴塗式太陽能電池。然後，她設想“可噴塗的太陽能電池疊放在可噴塗的太陽能電池之上。” 房屋可以成為太陽能捕獲和儲存裝置。