随着电子设备小型化,也需要提供相对应尺寸的微型电池,现在德国科学家再次缩小电池尺寸,以好吃的瑞士卷为灵感,生产出世界上最小的微型电池,为超小型植入式感测器供电。
德国开姆尼茨工业大学开发的微电池制程有别于常见的电池,好比能量密度较高的钮扣电池,主要是采用湿化学制造,将电极材料和添加剂制成浆料后涂在金属箔上,这类标准制程能有效高电池能量密度与功率密度,但电池尺寸一定超过 1 平方毫米。
而德国团队就是想要打造出尺寸小于 1 平方毫米的电池,如今他们以“瑞士卷”为灵感缪斯,成功实现目标。
瑞士卷的美味与妙方在于用层层海绵蛋糕将果酱包覆卷起,德国开姆尼茨工业大学科学家们则将材料改用聚合物、金属和介电材料制成的集电器及电极条,分层放置在被拉紧的芯片表面,只要分层剥离层层材料就可释放张力,将材料弹回卷起。
(Source:《Advanced Energy Materials》)
最终制造出尺寸跟尘埃差不多、小于 1 平方毫米,最低能量密度为每平方毫米 100 微瓦时的“自绕式圆柱微型电池(self-wound cylinder micro-battery)”。研究人员认为,这些电池最后可以整合到微型电路芯片上,应用在生物相容感测器,之后就能用在追踪深层组织(deep tissues)氧气水准跟手术后恢复状况的领域,
只不过要如何捕捉电力又是另一回事,微型电池可以透过机械振动转成电力、或是捕捉光来充电,但这无法在我们体内达成。团队认为,他们的可充式电微型电池类型可以为世界上最小的电脑芯片供电大约 10 小时,其他可能应用还包括机器人系统和超灵活的电子产品。
开姆尼茨工业大学教授 Oliver Schmidt 指出,实验结果带来振奋人心的亚平方毫米级储能性能,虽然未来还有许多优化空间,但仍可期许更强大的微电池到来。
- World’s smallest battery assembles itself like a Swiss roll cake
- World’s Smallest Battery Can Power Computers with the Size of a Grain of Dust
(首图为示意图,来源:Gerhard H Wrodnigg / CC BY-SA)