钜大LARGE | 点击量：619次 | 2021年10月16日
美科学家用砖头做“电池”，防水又坚固：秘诀是这种红色物质
砖头变超级电容，美国圣路易斯华盛顿大学的科学家很会玩。
烧结砖，以粘土、页岩、煤矸石等为原料，经成型和高温焙烧而成，是一种世界通用的“经典款”墙体材料，最早可以追溯到5000年前的我国。
从化学角度看，这种古老材料很有趣。烧结砖的重要成分包括氧化硅、氧化铝和赤铁矿（α三氧化二铁），后者赋予其标志性的砖红色。
人类利把赤铁矿当做色素已有73000年历史，如今，它又成为了一些催化剂、磁铁和合金的廉价天然无机前体。此外，一些储能材料的成分也从赤铁矿提取，例如钾离子电池、锂离子电池、锌空气电池、赝电容所需的多氮化铁、磷化铁等。
赤铁矿如此百搭，美国圣路易斯华盛顿大学化学系的研究人员不禁脑洞打开，自带8%的氧化铁，多孔结构，耐热稳定，烧结砖不正是制作坚固电极的现成基底吗？
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
根据该团队八月十一日发表在《自然-通讯》（NatureCommunications）上的论文，砖头变电池的关键在于添加一层名为PEDOT的导电聚合物。研究人员利用氧化铁多孔结构诱发聚合反应，在160摄氏度条件下添加盐酸蒸气，使用气相沉积技术控制赤铁矿分解，释放铁离子，伴随氧化自由基聚合，给整块砖头附上了一层PEDOT纳米纤维“外衣”。
最终制成的砖块超级电容器局部电容达到每平方厘米1.60法拉（F），能量密度达到每平方厘米222微瓦时（μWh）。
在概念验证实验中，研究团队在4.5V电压下将一个串联砖头装置充电15秒，随后以2.685V电压放电，将一个白色LED灯点亮了11分钟。
此外，砖头超级电容器以5分钟环氧胶封装，能够防水。浸没水下时进行1000次充放电后，装置保留90%的电容。
最后，砖头自带扩展性。根据作者的计算，这些“充电砖”砌成的“充电墙”或能储存大量电能。
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