20世紀70年代,研究人員躺在施樂公司(Xerox)帕洛阿爾托研究中心(PARC)的豆袋椅上,設計出了后來引發信息技術革命的發明。電腦鼠標、圖標、”視窗”操作系統、以太網和激光打印機都在這里誕

20世紀70年代,研究人員躺在施樂公司(Xerox)帕洛阿爾托研究中心(PARC)的豆袋椅上,設計出了后來引發信息技術革命的發明。電腦鼠標、圖標、”視窗”操作系統、以太網和激光打印機都在這里誕生。現在,雖然那些豆袋椅早已不復存在,PARC也在十年前被分離出來,成為一家獨立子公司,但是其研究人員再次進行著打印方面的實驗。這一次,他們都希望能研發出新技術,為21世紀的清潔能源革命做出貢獻。

PARC的硬件系統實驗室(Hardware Systems Laboratory)正在開發電動汽車的鋰離子電池,這種電池可以比傳統電池多儲存20%以上的電量。制作一個可存儲更多電量的電池需要一個更大的陰極,其中含有更多的鋰離子。然而,陰極越厚,離子的運動速度就會越慢。這將降低電池的性能,導致加速緩慢。

PARC希望用兩種材料構建陰極,以避免上述取舍難題:一種方法是使用優化后的密集存儲材料,另一種是使用可促使電荷迅速轉移多孔材料。寬的存儲區域和窄的導電區域交替分布。這使得在不損失電量的前提下,構造出一個更大、能量更密集的電池成為可能。

人們知道這個基本思路已經有一段時間了。問題在于要構造足夠小的區域(存儲介質大約為100微米,導體為10微米)。一塊典型的電動汽車電池的陰極需要數十萬個這種交錯的指狀物。構造如此微小的功能與精度,需要光刻技術,這是一種成本很高的技術,不適于制造高速、高容量的大型電池。

PARC研究人員的解決方案靈感來自于彩條牙膏,該方案一定會給他們思想自由的前輩們留下深刻印象。在PARC制造的新電池中,兩種材料與一種有機材料混合形成糊劑,再被送入含有微小通道和噴嘴的打印頭中。打印頭移到金屬箔上,將糊劑擠壓出來并成排排列,形成細條紋。之后將基質進行干燥,以去除大部分的有機材料,只留下一個固體陰極。在對運動陰極由一種材料構成的同類電池的測試中,可擠壓的可充電電池可多存儲1/5的電量。該實驗室的負責人斯科特?埃爾羅德(Scott Elrod)說,目前,PARC正在與最終可能制造這種新電池的企業會面,討論如何對電池進行測試。

以這種方式打印陰極僅僅是個開始。目前,PARC正與美國政府機構能源部先進研究計劃署(ARPA-E)合作,嘗試打印整個電池(該機構負責創造先進能源技術。)這將需要五個糊劑,其中陰極和陽極各兩個,再加一個隔板。通過打印能將電流導出電池的銀電線,可擠壓電池也有望提高太陽能電池的效率。和銀漿同時擠出的是一種電池被加熱時可燃燒的材料。其結果是,電線長度僅為20微米,而非50微米。這種窄線投下的陰影更小,所以更多的陽光可照射到電池上。

現在,使用這種方法制成的太陽能電池板已投入生產,埃爾羅德已經將目光轉向燃料電池、超級電容(一種蓄電的新穎方式)甚至催化轉換器,它們也可能被制造成可擠壓的電池。可擠壓電池可能永遠不會成為一個家喻戶曉的詞語,例如激光打印,但是施樂肯定會非常樂意看到老PARC生命力猶在。

[責任編輯:趙卓然]

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