微型3D鋰離子電池面世有望讓設(shè)備小型化

2022年03月08日 11:41:01人氣：118來源：濟南辰達試驗機制造有限公司

　　通過結(jié)合3D全息光刻和2D光刻技術(shù)，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納香檳分校的科學(xué)家日前開發(fā)出1種適用于大范圍集成電路的高性能3D微電池。研究又要滿足實驗力人員稱，這類微型高能電池具有極為優(yōu)良的性能和可擴大性，為人們提供了無窮的想象空間，有望讓很多裝備小型化利用成為現(xiàn)實。相干論文發(fā)表在美國《國家學(xué)報》上1根根平行并排的合成纖維絲通過樹脂系統(tǒng)固定聯(lián)結(jié)起來。

　　負(fù)責(zé)此項研究的伊利諾伊大學(xué)材料與工程學(xué)教授保羅布勞恩說，由于小型化儲能技術(shù)1直以來都是1個困難，微型裝備通常都由片外電池或電源提供能源。其難點主要在于3D電極，這類電極10分復(fù)雜，在普通電池上實現(xiàn)的難度都比較大，更不用說片上集成。新技術(shù)成功突破了難關(guān)，讓很多重要的利用成了可能。

　　論文作者、伊利諾伊大學(xué)材料與工程學(xué)院研究生寧海龍稱，他們采取了1種能夠與現(xiàn)有微電子制造高度兼容的技術(shù)，開發(fā)出這類微型3D鋰離子電池。在制造電極時，他們先用3D全息光刻技術(shù)來界定電極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再用2D光刻技術(shù)塑造電極的外部形狀。借助3D全息光刻技術(shù)，研究人員通過應(yīng)合適于運輸和裝載的要求光束創(chuàng)建出的3維結(jié)構(gòu)，讓這類微型電池取得了性能優(yōu)良的多孔電極，有助于電池內(nèi)部電子和離子的快速傳導(dǎo)。

　　這類方法的顯著優(yōu)勢在于，能讓人們對與電池能量、功率密切相干的參數(shù)進行靈活的調(diào)劑，如電極的大小、形狀、表面積、孔隙率和曲折狀態(tài)等。這為下1代芯片儲能裝備的設(shè)計制造鋪平了道路。雖然3D全息光刻技術(shù)需要對光束進行10分的控制，但近的技術(shù)進步已大幅縮減了全部進程所需的光學(xué)器件，僅需1個單1光束和1個標(biāo)準(zhǔn)的光刻進程就可以滿足制造這類微電池的需要。

　　伊利諾伊大學(xué)材料工程學(xué)教授約翰羅杰斯說，該技術(shù)讓這類電池取得了高度的可擴大性和在微電子制造進程中的兼容性。在結(jié)合如錫等高能材料后，還能提供激動人心的新功能，其中就包括高容量和良好的循環(huán)壽命它是滑動磨擦，這類電池將為片上裝備提供安全可靠的能源。

　　布勞恩說，這類小型化、高能量和大功率片上電池將讓自主微尺度致動器、散布式無線傳感器、發(fā)射器、監(jiān)視器和便攜式、可植入醫(yī)療裝備等取得長足的發(fā)展。

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