Tim
Postanite dio BITINFO tima
Baterija

Litij-ionske baterije s tankim filmom koje se koriste u mikrouređajima, poput prijenosnih i medicinskih elektroničkih uređaja, mogu pružiti dobru količinu energije u odnosu na svoju masu, ali ne pružaju dovoljno energije za mnoge uređaje zbog svoje ograničene veličine.

Istraživači su uveli postupak izrade koji gradi mikrobaterije s debelim 3D elektrodama pomoću litografije i elektrodepozicije a svaku jedinicu brtvi u pakiranju s gelom napunjenim elektrolitima. Novi prototip pokazuje najveću vršnu gustoću snage od svih prijavljenih mikrobaterija, rekli su istraživači.

Nova studija koju su vodili postdoktorski istraživač Sveučilišta Illinois Urbana-Champaign Pengcheng Sun i profesor znanosti i inženjerstva materijala Paul Braun objavljena je u časopisu Advanced Materials.

Većina mikrobaterija ima vrlo tanke, ravne anode i katode, koje su izvrsne za uštedu prostora, ali ne pakiraju dovoljno energije potrebe za bežični prijenos današnjih tehnologija, rekli su istraživači.

“Čini se da bi odgovor mogao biti korištenje debljih elektroda, koje bi mogle zadržati više energije na ograničenom otisku, ali to samo će povećati put kojim ioni i elektroni moraju putovati, smanjujući snagu”, rekao je Sun. “Korištenje 3D poroznih elektroda napunjenih tekućim elektrolitom može skratiti ovaj put, ali izuzetno je izazovno pakirati takve mikrobaterije.”

Tim je rekao da postoji jedno istraživanje koje je koristilo utiskivanje litografijom za izradu 3D mikrobaterije koja je postigla visoku vršnu snagu pomoću tekućeg elektrolita, ali izvedba tog primjera mjerena je iz neotvorene baterije u laboratorijskim uvjetima.

U novoj studiji tim je razvio jedinstveni postupak kapilarnog punjenja koji bi mogao ispuniti gel-elektrolit u 3D porozne elektrode, čineći hermetično nepropusno pakiranje mikrobaterije.

“Korištenje gušćeg gelnog elektrolita umjesto tekućine daje nam puno veću kontrolu”, rekao je Braun. “Priroda gela elektrolita daje nam više vremena za brtvljenje baterije bez izlijevanja elektrolita. I, prema zadanim postavkama, gel također omogućuje sigurniju litij-ionsku bateriju jer je manja vjerojatnost da će curiti, što može biti problem u litij-ionskim baterijama ispunjenim elektrolitima.”

Nove pakirane ćelije baterija imaju visoku gustoću energije i snage od 1,24 džula po centimetru na kvadrat, odnosno 75,5 milivata po centimetru, što je oko deset puta bolje od onoga što je trenutno dostupno, rekli su istraživači. Web hosting Baterije se u normalnim uvjetima mogu puniti 200 puta uz zadržavanje 75% početnog kapaciteta pražnjenja. Koristeći tekući elektrolit, nove baterije pružaju još veću gustoću snage od 218 milivata po kvadratnom centimetru, izvještava studija, pokazujući potencijal za daljnja poboljšanja.

“Naša bi mikrobaterija mogla pružiti autonomiju od mikroskolika tijekom 132 dana”, rekao je Sun. “To se temelji na razumnoj pretpostavci da ovaj tip uređaja crpi 5 mikrovata u stanju čekanja i 5 milivata za vrijeme prijenosa podataka, kada je vrijeme čekanja 100 sekundi, a vrijeme prijenosa 10 milisekundi.”

Tim je rekao da bi tehnike izrade i pakiranja korištene u ovoj studiji mogle ubrzati razvoj čvrstog stanja mikroskopskih uređaja za pohranu sa složenim 3D konfiguracijama elektroda.

TechXplore

Podijeli
Bitinfo
hrHR