電池也能降解？新加坡的紙電池能在4周內分解

人類堆積如山的電子廢棄物閃爍著白色銀光，而這些“電子垃圾”的仍在逐年增長，到2021年估計達到6330萬噸。這個數字已經足夠令人生畏了，不過隨著物聯網裝置與5G網路的普及，許多消費者希望裝置與新的5G網路相容，這意味著大量舊電子產品很快就會被認為是過時的，同時科技公司製造的電子裝置壽命越來越短，因為硬體的升級速度遠遠趕不上軟體，所以為了使用更新的軟體人們只能不停的更換裝置，而舊的裝置中的電池也將被丟棄，預計“電子垃圾”的總數還會急劇增長。

我們現在面臨著前所未有的電子垃圾量，但遺憾的是，在這電子垃圾中只有不到四分之一被回收利用，而其中大多數裝置最終還是進入了垃圾填埋場，由於有害物質的數量可以滲入周圍環境，因此成為環境危險。

例如，電子產品含有汞、鈹、鎘或砷，這些物質可引起與癌症、流產和腦損傷一樣的不良反應。而在一些地方，這些電子廢棄物甚至會被直接露天焚燒，因為特殊的回收設施既昂貴又耗時，一頓操作下來得到的還是一堆廢銅爛鐵，可以準確的說，當前這些處理設施根本無法跟上我們產生的電子廢物量。

不過新加坡的一項研究讓電子廢棄物的回收工作變得簡單了起來。據悉，在幾個月前，南洋理工大學的研究團隊推出了一款特殊的電池——紙電池，雖然這不是第一次研製出紙質電池，但南洋理工大學的研究團隊對現有概念進行許多新的改進。研究人員Fan Hongjin和Lee Seok Woo在開發電池時考慮了5G和物聯網。透過將電池作為未來裝置的一次性元件，研究人員希望幫助我們實現更好的可持續性目標。

電池本身很奇怪：薄而靈活，它看起來像一個半透明的晶圓，上面印有金色的設計。晶圓由纖維素紙製成。水凝膠用於填充纖維之間的任何間隙，從而產生所謂的HCP - 水凝膠增強纖維素紙。該HCP既是電池內的固體電解質又是隔膜，然後將電池的陽極列印在正面，陰極列印在背面。要印刷陽極需要由鋅和炭黑製成的導電油墨，陰極則需要錳和鎳的墨水。列印後，將電池晶圓浸入電解質溶液中，然後再將其施加到陰極和陽極上，以使它們更具導電性。

目前這款紙電池只有0。4毫米厚，大約是人類頭髮厚度的兩倍。然而，儘管體積十分小巧，但作為一款電池應有的功能卻一個不少。在測試期間，電池能夠使風扇保持執行45分鐘，即使它被彎曲成各種新形狀。然而，這種彎曲確實會降低電池的容量。180度的變形會使電池的容量降低到72%。當電池恢復到其扁平形狀時，它幾乎可以恢復其原始容量的100%。經過1000次迴圈的彎曲過程後，電池總共只損失了5%的容量，而這5%的容量下降則是由於材料中出現的裂紋引起的。

另一項測試，這次是用LED燈進行的，展示了電池對切割的彈性。紅色的LED燈繼續工作，即使電池的碎片被切斷。LED的功能保持不變，電池沒有任何短路。將晶圓切割成任何所需形狀的能力將有助於解決不同裝置對不同形狀和尺寸的電池的需求。

研究人員表示，這些特殊特性使電池“可編輯”，並且比傳統電池的多功能性要高得多。這使其成為未來智慧織物、一次性裝置、柔性電子產品、感測器、電路和診斷裝置的絕佳選擇。一旦電池的壽命結束，只需要4周的時間就可以在地下生物降解，被土壤中的微生物分解。正極和陽極的材料都可以以無毒的形式返回環境，使這些紙電池的處理比處理傳統鋰電池更安全，更快捷。紙質電池的元件也不需要鋁或塑膠外殼，這進一步增加了它們的可持續性。

研究人員希望，在未來，他們的技術甚至可以與太陽能電池一起用於儲存清潔能源。正如過去的研究表明，使用工業印表機列印薄紙太陽能電池併為離網社群提供電力是可能的。多年來，這些印刷電池的效率從3%攀升至20%。雖然紙質電池並不能取代鋰電池，但它們確實可以減少我們飆升的電子垃圾，因為它是可降解的。