日本開發(fā)具有光充電功能的半透明鋰電池

日本工學(xué)院大學(xué)校長、先進(jìn)工學(xué)部及應(yīng)用物理學(xué)教授佐藤光史的研究室試制出了具備光充電功能的半透明鋰離子二次電池，并在展會(huì)“Innovation Japan 2015”上展出。其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“智能窗戶”，將幾乎透明的窗戶直接變成大面積的蓄電池，并使之具備作為太陽電池的功能，當(dāng)有陽光射入時(shí)會(huì)變色，使光透過率下降。

佐藤的研究室于2013年開發(fā)出了半透明的鋰離子二次電池，并發(fā)表了相關(guān)論文。當(dāng)時(shí)試制的電池的正極采用Li3Fe2(PO4)3，負(fù)極采用 Li4Ti5O12，并使用以LiPF6為主要成分的電解液。這些都是鋰離子二次電池中普遍使用的材料，但其正極厚度只有80 納米，負(fù)極厚度只有90 納米，薄到可讓光線穿過，從而使電池呈現(xiàn)出近乎完全透明的效果。而現(xiàn)在，在更改了電池正極的化學(xué)成分之后，研究者發(fā)現(xiàn)了一種可讓電池在陽光或其他明亮光源下自行充電的新方法。

對(duì)于波長約550 納米的綠色光，放電后的光透過率約為60%。充電后電極中的鋰濃度改變，材料的電子狀態(tài)(價(jià)數(shù))發(fā)生變化，這時(shí)對(duì)綠色光的透過率降至約30%。輸出電壓約為3.6 伏，充放電循環(huán)壽命已確認(rèn)可達(dá)到20 次。

佐藤研究室展出了尚未發(fā)表論文的新裝置。新裝置對(duì)上述半透明鋰離子二次電池的材料略微做了變更，可將射入負(fù)極的光激發(fā)的電子直接用于電池充電。

在此次展會(huì)上，佐藤研究室公開了通過照射能量為10 毫瓦/平方厘米的近紫外線 (這一能量大約相當(dāng)于太陽光的1/10)、實(shí)施5 次光充放電的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。研究團(tuán)隊(duì)表示，他們希望研發(fā)的改良版透明電池可在未來獲得自動(dòng)調(diào)光的能力，可以作為建筑物或車輛的窗戶使用，并同時(shí)產(chǎn)生電源。