德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)及中國長春應(yīng)用化學(xué)研究所科學(xué)家在《先進(jìn)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?;覊m大小的計算機供電,,未來有望在物聯(lián)網(wǎng),、微型醫(yī)療植入物,、微型機器人系統(tǒng)和超柔性電子等領(lǐng)域大顯身手。
電子產(chǎn)品一直在朝小型化邁進(jìn),,小型微電子設(shè)備(如植入人體內(nèi)的傳感器系統(tǒng))需要比一?;覊m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(chǎn)可集成的微電池這兩大因素阻礙了這一趨勢。
科學(xué)家們稱,,通過開發(fā)合適的電池或“采集”發(fā)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(chǎn)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(xué)方法制造而成,,使用這種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)生產(chǎn)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(biāo)是設(shè)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(xiàn)這一目標(biāo),,該團隊在微型規(guī)模上集成了集電器和電極條——特斯拉也在大規(guī)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(xù)涂覆聚合物,、金屬和介電材料薄層,形成具有內(nèi)在張力的分層系統(tǒng),。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(fù)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(xiàn)有芯片制造技術(shù)兼容,,能夠在晶圓表面生產(chǎn)高通量微型電池。
研究人員稱,,這款微型電池有望在物聯(lián)網(wǎng),、微型醫(yī)療植入物等領(lǐng)域大顯身手,應(yīng)用于未來的微納電子傳感器和執(zhí)行器內(nèi)。他們表示,,這項技術(shù)仍有巨大的優(yōu)化潛力,,未來可能會出現(xiàn)更強大的微電池。