新加坡南洋理工大学的科学家团队开发了薄如纸张的可生物降解锌电池，有朝一日能够成为一种可持续选择，以支持可调节、可穿戴电子设备的供电系统。
电池功能创新
近日，NTU研究团队开发的锌电池有望在未来能够被更快速地降解，并且只有纤维素纸张的厚度，一旦电池完全耗尽，它可以被埋在土壤中，在一个月内完全分解。
在科学杂志《Advanced Science》里描述的概念验证实验中，NTU科学家团队展示了4x 4平方厘米的印刷纸电池是如何为小型电风扇供电至少45分钟。
左起：Li Jia博士, Lee Seok Woo助理教授
Fan Hongjin教授，Yang Peihua教授
图源：NTU
即使弯曲电池也不会中断电源，在另一个使用该电池为LED供电的实验中，尽管切割掉了纸质电池的一部分，但LED灯仍然亮着，这表明切割并不会影响电池的使用功能。
NTU物理与数学科学学院的Fan Hongjin教授表示："传统电池有各种型号和尺寸，选择起来相对繁琐，我们的研究展示了一种更简单、更便宜的制造电池的方法，并且电池可以切割成所需的形状和尺寸，也不会损失其效率。
环保又耐用的设计
NTU的科学家们为电池采用了"三明治设计"：电极就像两个面包片，印在上面的纤维素纸就像三明治的馅料。制造过程先从用水凝胶强化纤维素纸开始，以填补纤维素中天然存在的间隙。
电池内部设计 图源：已发表文章
如此一来便形成了一个密致的分离器，有效地防止了电极的混合，电极然后被配制成"电极油墨"，在阴极和阳极之间添加的隔膜会产生屏障并防止电极接触，同时允许电荷在它们之间自由流动，避免短路。
此外，该电池还可以集成到柔性电子产品中，例如已经上市的可折叠智能手机，或者用于帮助健康监测的生物医学传感器。
用于可折叠电子产品，图源：NTU
支持可持续发展
为了证明纸电池的生物降解性，研究人员在电池的寿命耗尽之后将其埋在NTU校园屋顶花园的土壤中。两周后，水凝胶增强的纤维素纸开始破裂，并在一个月内完全降解。
不同时期的降解状态，图源：已发表文章
当分解发生时，电极材料被释放到环境中，两极中使用的镍或锰将保持其氧化物或氢氧化物形式，而锌将被自然氧化形成无毒的氢氧化物，这也表明电池具有可持续的替代品的潜力。
电池最终厚度的约为0.4毫米，相当于两缕人类头发的厚度。其可生物降解的特性也将适用于电子产品中，电气与电子工程学院的教授Lee Seok Woo表示："它无毒而且不需要铝或塑料外壳来封装电池组件，这将有助于解决电子废物问题”。
形变不会影响使用 图源：NTU
而免去包装层能够使电池在较小的系统中存储更多的能量，以此来提高功率。该电池的研究也呼应了NTU 2025的愿景和可持续发展宣言，以解决人类面临的紧迫的重大挑战。
以上就是关于NTU科学家团队最新研究的可生物降解电池，希望在未来能够投放到更广泛的使用中，推进可持续发展研究领域的进步。感兴趣的同学可以点击“阅读原文”查看研究论文～
参考文献：
1. "NTU Singapore scientists develop biodegradable printed paperbatteries" NTU Media Release;
2. Paper titled ‘Printed Zinc Paper Batteries’ published in Advanced Science inNovember. https://doi.org/10.1002/advs.202103894
