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比一粒鹽還小的電池問世

來源:科技日報

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2022-02-23 02:38:02

原標題:比一粒鹽還小的電池問世

來源:科技日報

科技日報北京2月22日電 (記者劉霞)德國開姆尼茨工業大學及中國長春應用化學研究所科學家在《先進能源材料》雜志上撰文稱,他們研制出了迄今世界上最小的電池,可為一粒灰塵大小的計算機供電,未來有望在物聯網、微型醫療植入物、微型機器人系統和超柔性電子等領域大顯身手。

電子產品一直在朝小型化邁進,小型微電子設備(如植入人體內的傳感器系統)需要比一粒灰塵還小的計算機和電池。但迄今為止,缺乏可隨時隨地運行的電源,以及很難生產可集成的微電池這兩大因素阻礙了這一趨勢。

科學家們稱,通過開發合適的電池或“采集”發電方法,可以為微小的亞毫米級計算機供電。但目前微型電池的生產方法與普通電池大相徑庭,如擁有高能量密度的緊湊型電池(紐扣電池等)使用濕化學方法制造而成,使用這種標準技術生產的微電池可以提供良好的能量和功率密度,但其直徑明顯超過1平方毫米。

研究團隊的目標是設計一種直徑小于1平方毫米、可集成在芯片上的電池,其最小能量密度仍為100微瓦時/平方厘米。為實現這一目標,該團隊在微型規模上集成了集電器和電極條——特斯拉也在大規模使用類似工藝制造其電動汽車用電池。

研究人員使用到了所謂的“瑞士卷”或“微型折紙”工藝。他們在晶圓表面連續涂覆聚合物、金屬和介電材料薄層,形成具有內在張力的分層系統。薄層被剝離會釋放出機械張力,隨后自動彈回去卷成“瑞士卷”。因此,不需要外力就能制造出一個自卷繞圓筒式微型電池。

利用這種方法,團隊制造出可以反復充電的迄今最小的微電池,其比一粒鹽還小,能為世界上最小的計算機芯片供電約10個小時。而且,該方法與現有芯片制造技術兼容,能夠在晶圓表面生產高通量微型電池。

研究人員稱,這款微型電池有望在物聯網、微型醫療植入物等領域大顯身手,應用于未來的微納電子傳感器和執行器內。他們表示,這項技術仍有巨大的優化潛力,未來可能會出現更強大的微電池。

[責任編輯:楊凡、崔中連]

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