德国科学家发明世界上最小的电池:仅有一粒灰尘小

德国科学家发明世界上最小的电池:仅有一粒灰尘小

德国科学家发明世界上最小的电池:仅有一粒灰尘小。德国开姆尼茨科技大学的科学家发明世界上最小的电池,其面积为一平方毫米,大约是一粒尘埃大小。

当微电池的最小能量密度为每平方厘米100微瓦时。

贝尔定律预测,一个新的计算机类型大约每十年形成一个最小的设计,从1960年代的占据整个房间的计算机,到1979年代的小型工作站电脑,到如今的便携式笔记本电脑,计算机的小型化率约为每10年缩小100倍,预计到2020年代,计算机可以缩小至1立方毫米之内,从而让电脑“走进”万物内部,发展出普适计算。

德国科学家发明世界上最小的电池:仅有一粒灰尘小

事实上,在2013年,计算机的尺寸已经缩小到了1立方毫米,这是一种片上电脑。芯片由中央处理单元、存储器、电源管理电路和定时器器、电源管理电路和定时器。2018年,计算机结构和功能相似,但尺寸要小得多,体积只有0.04立方毫米。虽然这些实验室级计算机展示了普通计算的未来,但它们仍然需要依靠能源来运行。

开发亚毫米级能量收集器和存储设备是实现永久运行的关键。微型热电发电机将热量转化为电能,但它们的输出功率太低,无法驱动灰尘大小的芯片;射频功率转换器在减小天线尺寸时效率低下。太阳能光伏以及超声波供电能够在较小的占地面积内收集光能并产生高功率密度,但它们具有空间和时间限制。因此,片上电池迫在眉睫。

这种新型片上电池是一种自绕式圆柱微型电池,它将电池绕成一种卷筒结构,这种设计可以大大增加电池的能量密度。然而,通过微细加工工艺在芯片上实现卷筒电池结构非常困难,材料不仅薄而脆,精度要求非常高,因此很难大规模,可重复量产。

德国科学家采用了自组装技术,他们将二维纳米层折叠或卷成微结构,然后通过无机纳米层沉积过程中形成的薄膜应变梯度或有机材料溶胀行为差异触发自组装过程。

通过在碱性电解质中耦合锌阳极和银阴极来组装卷“卷筒电池”,新技术实现了在芯片上高精度构建毫米级片上电池。其电池密度可以通过简单的延长卷筒的长度来提高。

分享到 :

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注