华人开发世界最小电池,直径细如灰尘,可集成

2022-02-27 11:45:31 作者:那女子回眸倾城   阅读:169 次  点赞:9 次  鄙视:2 次  收藏:0 次  由 www.3ctuan.cn 收集整理
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明敏 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

直径和一粒灰尘差不多,却能给微型计算机芯片供电10小时

没错,这就是目前世界上最小的电池,体积比盐粒还要小。

但不要低估了这个“小家伙”。

它的出现,可以说是为微型电子设备供电难的问题打开了一个新出口。

要知道,现在世界上最小的计算机已经可以缩小到1立方毫米以内,应用前景非常广泛,比如放置微型传感器到人体内检测氧气水平、查看术后恢复情况等等。

但是过去的微型电池要么输出功率不够高,要么对使用环境存在限制,要么做得不够小。

而如上提到的这个世界最小电池,能够将这些问题一网打尽。

它采用类似于特斯拉电池的卷绕式工艺,把电池的最小能量密度提升到每平方厘米100微瓦时。

目前这项研究成果发表在了《先进能源材料》上,研究团队来自德国开姆尼茨工业大学

像瑞士卷一样的电池

这次的研究主要有两方面突破。

第一是采用类似于瑞士卷的结构设计,以此提升电池能量密度。

第二是可以在1mm²的芯片上与其他电路集成,也就是片上电源

换句话来说,就是要在够小的同时,性能还要够精悍。

因此,研究人员想到了近两年大火的卷绕式工艺电池。

它能够在有限的空间里,容下更多的电池材料。

此前特斯拉电池便采用了类似工艺,让“4680无极耳电池”实现了5倍的电能提升,续航增加16%,提高到6倍功率。

这也有别于过去常采用堆叠式、电极柱工艺的微电池,它们都很难将电池大小缩小到1mm²以下,而且电池能量密度也不够高。

不过,卷绕式工艺在量产上会存在一定困难。

因为这种要把晶片材料卷曲起来的办法,对材料的韧性要求会更高。

为此,该研究团队将聚合物材料、金属、介电材料层逐一涂抹到晶片表面上,最终制成了一种延展性更强的材料(如下图a所示)

在解决了大小和储能两方面问题后,在微型计算机上上片也就变得不那么困难了。

要知道,过去许多微型计算机、传感器的供电,要么采用频繁换电池的方法,要么就是再加一个小型的“发电机”。

这些发电机可以使用动能、太阳能、热能发电,但是对使用场景却存在限制,比如人体内

研究人员认为,他们研制的这种可充电微电池,可以很好解决以上问题。

据介绍,研究团队运用此方法,已经研制出可以为世界上最小的计算机芯片供电10小时的微型电池。

同时这一技术也可应用在机器人系统、超柔性电子产品中。

通讯作者中两位华人

领导这项研究的是奥利弗·施密特(Oliver G. Schmidt)教授,他是德国开姆尼茨工业大学材料、结构和纳米膜集成研究中心 (MAIN) 的研究主任。

就在不久前他还研发出了世界上最小的微电子导管,可以用于微创手术,对消除血栓、靶向用药具有深远意义。

Minshen Zhu为本项研究的通讯作者之一,他博士毕业于香港城市大学,目前在奥利弗教授实验室工作。

另一位通讯作者为中科院长春应化所研究员朱峰。他本科毕业于吉林大学物理系,之后于中科院长春应化所高分子物理专业攻读博士。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103641

参考链接:

https://techxplore.com/news/2022-02-world-smallest-battery-power-size.html

(声明:本文仅代表作者观点,不代表新浪网立场。)

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