การสร้างและการทำงานของแบตเตอรี่กระดาษ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และแกดเจ็ตต้องการไฟล์ แหล่งจ่ายไฟ (ไม่ว่าจะเป็น AC หรือ DC) แหล่งจ่ายไฟนี้สามารถรับโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟหลักหรือจากแบตเตอรี่ไฟฟ้า แบตเตอรี่สามารถกำหนดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้าเคมี (หนึ่งเซลล์ขึ้นไป) พลังงานเคมีของเซลล์ไฟฟ้าเคมีสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ แบตเตอรีตามเกณฑ์ที่แตกต่างกันแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆซึ่งขึ้นอยู่กับสภาพที่ชาร์จใหม่ได้จะถูกจัดประเภทเป็น แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ และแบตเตอรี่ที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นเช่นแบตเตอรี่กระดาษ ในบทความนี้ให้เราพูดคุยเกี่ยวกับการสร้างแบตเตอรี่กระดาษและการทำงาน แต่โดยพื้นฐานแล้วเราต้องรู้ว่าแบตเตอรี่กระดาษคืออะไร

แบตเตอรี่กระดาษ

แบตเตอรี่กระดาษ

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่ยืดหยุ่นและบางซึ่งสามารถใช้เป็นแบตเตอรี่เรียกว่าแบตเตอรี่กระดาษ แบตเตอรี่กระดาษนี้สามารถใช้เป็นตัวเก็บประจุได้ แบตเตอรี่นี้สามารถผลิตได้โดยการรวมท่อนาโน (ทำโดยใช้คาร์บอน) กับกระดาษนาโนคอมโพสิต (ทำโดยใช้เซลลูโลส) แบตเตอรี่กระดาษประกอบด้วยคุณสมบัติของแบตเตอรี่ - ความจุและคุณสมบัติของการจัดเก็บพลังงานสูง ตัวเก็บประจุซุปเปอร์ - ความหนาแน่นของพลังงานสูงและทำให้เกิดพลังที่รุนแรง

การสร้างแบตเตอรี่กระดาษ

ส่วนประกอบหลักที่ใช้ในการสร้างแบตเตอรี่กระดาษ ได้แก่ :

• ท่อนาโนคาร์บอน (CNT) ใช้สำหรับขั้วแคโทด
• โลหะลิเธียม (Li +) ใช้สำหรับขั้วแอโนด
• อิเล็กโทรไลต์ประเภทต่างๆซึ่งรวมถึงเลือดปัสสาวะและเหงื่อ (ซึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ชีวภาพ)
• กระดาษ (เครื่องแยกเซลลูโลส)

7 ขั้นตอนง่ายๆในการสร้างแบตเตอรี่กระดาษ

ขั้นตอนที่ 1: ใช้กระดาษเซลลูโลสและใช้หมึกคาร์บอนสีดำ
ขั้นตอนที่ 2: กระจายหมึกที่ทาลงบนกระดาษ
ขั้นที่ 3: หลังจากกระจายหมึกแล้วให้ทาฟิล์มบาง ๆ ให้ทั่วพื้นผิวเซลลูโลส
ขั้นตอนที่ 4: อุ่นกระดาษเซลลูโลสเป็นเวลา 5 นาทีที่ 80 องศาเซลเซียส
ขั้นที่ 5: จากนั้นลอกฟิล์มออกจากวัสดุพิมพ์
ขั้นที่ 6: อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่กระดาษเกิดจากฟิล์ม อิเล็กโทรไลต์ LTO และ LCO เชื่อมต่อกับฟิล์มต่างๆ
ขั้นที่ 7: สามารถตรวจสอบการทำงานของแบตเตอรี่กระดาษได้โดยเชื่อมต่อขั้วแบตเตอรี่เข้ากับ LED

โครงสร้างแบตเตอรี่กระดาษ

กระดาษแบตเตอรี่ทำงาน

แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟทั่วไปที่เราใช้ในชีวิตประจำวันประกอบด้วยส่วนประกอบแยกต่างๆซึ่งใช้ในการผลิตอิเล็กตรอนด้วยปฏิกิริยาทางเคมีของโลหะและอิเล็กโทรไลต์ หากเมื่อจุ่มกระดาษของแบตเตอรี่ลงในของเหลวที่มีไอออนแล้วแบตเตอรี่จะเริ่มทำงานนั่นคือ ไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น โดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด เนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่กระดาษกับของเหลว เนื่องจากการไหลอย่างรวดเร็วของไอออนภายในไม่กี่วินาที (10 วินาที) พลังงานจะถูกเก็บไว้ในอิเล็กโทรดกระดาษระหว่างการชาร์จใหม่ ด้วยการวางแบตเตอรี่กระดาษหลาย ๆ แบบซ้อนกันจะสามารถเพิ่มกำลังการผลิตของแบตเตอรี่กระดาษได้

กระดาษแบตเตอรี่ทำงาน

เนื่องจากแบตเตอรี่กระดาษเชื่อมต่อกันอย่างใกล้ชิดเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตจึงมีโอกาสที่จะเกิดการลัดวงจรระหว่าง ขั้วแอโนดและขั้วแคโทด . ถ้าเมื่อขั้วแอโนดสัมผัสกับขั้วแคโทดแล้วจะไม่มีการไหลของกระแสในวงจรภายนอก ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรระหว่างขั้วบวกและแคโทดจำเป็นต้องมีสิ่งกีดขวางหรือตัวคั่นซึ่งสามารถเติมเต็มได้ด้วยตัวคั่นกระดาษ

ท่อนาโนที่ใช้สำหรับแบตเตอรี่กระดาษ

กระดาษแบตเตอรี่ = กระดาษ (เซลลูโลส) + ท่อนาโนคาร์บอน

แบตเตอรี่กระดาษสามารถใช้สำหรับการใช้งานต่างๆได้เนื่องจากอำนวยความสะดวกเช่นการพับการบิดการขึ้นรูปการขยำการขึ้นรูปและการตัดโดยไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ เนื่องจากแบตเตอรี่กระดาษเป็นการรวมกันของกระดาษเซลลูโลสและท่อนาโนคาร์บอนซึ่งอำนวยความสะดวกในการใช้งานระยะยาวพลังงานที่มั่นคงและการระเบิดของพลังงาน แบตเตอรี่กระดาษประเภทนี้คาดว่าจะใช้ในการขับเคลื่อนยานยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์รุ่นต่อไป

คุณสมบัติแบตเตอรี่กระดาษ

คุณสมบัติของแบตเตอรี่กระดาษสามารถรับรู้ได้จากคุณสมบัติของเซลลูโลสเช่นความพรุนที่ยอดเยี่ยมความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพไม่เป็นพิษความสามารถในการรีไซเคิลความต้านทานแรงดึงสูงความสามารถในการดูดซับที่ดีและความต้านทานแรงเฉือนต่ำและจากคุณสมบัติของท่อนาโนคาร์บอนเช่น ความหนาแน่นมวลต่ำความยืดหยุ่นความหนาแน่นของบรรจุภัณฑ์สูงความเบาการนำไฟฟ้าได้ดีกว่าซิลิกอนบาง (ประมาณ 0.5 ถึง 0.7 มม.) และความต้านทานต่ำ

ข้อดีของแบตเตอรี่กระดาษ

• ไม่เหมือนกับ แบตเตอรี่ธรรมดา สามารถใช้แบตเตอรี่กระดาษได้โดยการพับตัดและม้วน
• แบตเตอรี่กระดาษทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุ
• แบตเตอรี่กระดาษเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสมัยใหม่ที่มีขนาดบางพิเศษ
• มีคุณสมบัติพิเศษเช่นประหยัดกว่าย่อยสลายได้และเข้ากันได้ทางชีวภาพ
• แบตเตอรี่กระดาษสามารถสร้างได้ พลังงานไฟฟ้า ของ 1.5V.
• แรงดันไฟฟ้าขาออกของแบตเตอรี่กระดาษสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการ

ข้อเสียของแบตเตอรี่กระดาษ

• ท่อนาโนคาร์บอนที่ใช้ในแบตเตอรี่กระดาษมีราคาแพงมาก
• การสิ้นเปลืองแบตเตอรี่กระดาษอาจทำลายปอดหากหายใจเข้าไป
• การสูญเสียอิเล็กทรอนิกส์เกิดจากแบตเตอรี่กระดาษ

การใช้แบตเตอรี่กระดาษ

การใช้งานแบตเตอรี่กระดาษ

มีการใช้งานมากมายสำหรับแบตเตอรี่กระดาษในด้านต่างๆ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มักใช้แบตเตอรี่กระดาษในโทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปเครื่องคิดเลขกล้องเมาส์แป้นพิมพ์อุปกรณ์บลูทู ธ และอื่น ๆ ในทางวิทยาศาสตร์การแพทย์สำหรับเนื้อเยื่อเทียมเครื่องสำอางระบบการจัดส่งยาและอื่น ๆ ในรถยนต์และเครื่องบินจะใช้แบตเตอรี่กระดาษ รถไฮบริด เนื่องจากน้ำหนักเบา

คุณสนใจในการออกแบบ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความคิดสร้างสรรค์ของคุณเอง? จากนั้นโพสต์แนวคิดคำแนะนำและความคิดเห็นของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่างเพื่อขอความช่วยเหลือทางเทคนิคเพิ่มเติม