体积比盐粒儿还小的电池问世了

2022年2月22日讯,德国开姆尼茨工业大学及中国长春应用化学研究所科学家在《先进能源材料》杂志上撰文称,他们研制出了迄今世界上最小的电池,可为一粒灰尘大小的计算机供电,未来有望在物联网、微型医疗植入物、微型机器人系统和超柔性电子等领域大显身手。

电子产品一直在朝小型化迈进,小型微电子设备(如植入人体内的传感器系统)需要比一粒灰尘还小的计算机和电池。但迄今为止,缺乏可随时随地运行的电源,以及很难生产可集成的微电池这两大因素阻碍了这一趋势。

科学家们称,通过开发合适的电池或“采集”发电方法,可以为微小的亚毫米级计算机供电。但目前微型电池的生产方法与普通电池大相径庭,如拥有高能量密度的紧凑型电池(纽扣电池等)使用湿化学方法制造而成,使用这种标准技术生产的微电池可以提供良好的能量和功率密度,但其直径明显超过1平方毫米。

研究团队的目标是设计一种直径小于1平方毫米、可集成在芯片上的电池,其最小能量密度仍为100微瓦时/平方厘米。为实现这一目标,该团队在微型规模上集成了集电器和电极条——特斯拉也在大规模使用类似工艺制造其电动汽车用电池。

研究人员使用到了所谓的“瑞士卷”或“微型折纸”工艺。他们在晶圆表面连续涂覆聚合物、金属和介电材料薄层,形成具有内在张力的分层系统。薄层被剥离会释放出机械张力,随后自动弹回去卷成“瑞士卷”。因此,不需要外力就能制造出一个自卷绕圆筒式微型电池。

利用这种方法,团队制造出可以反复充电的迄今最小的微电池,其比一粒盐还小,能为世界上最小的计算机芯片供电约10个小时。而且,该方法与现有芯片制造技术兼容,能够在晶圆表面生产高通量微型电池。

研究人员称,这款微型电池有望在物联网、微型医疗植入物等领域大显身手,应用于未来的微纳电子传感器和执行器内。他们表示,这项技术仍有巨大的优化潜力,未来可能会出现更强大的微电池。

撰文:科技日报 @刘霞

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