突破电池尺寸极限:小于一粒沙


  锂离子电池已经很普遍地用于今天的消费类电子产品,比如我们的笔记本电脑、手机、iPods等。美国国防部高级研究计划局(DARPA:Defense Advanced Research Projects Agency)研究的资助正在推进这项技术的极限,努力创造世界上最微小的电池,其中最大的一个不会比一粒沙子大。

  
  这些微小的能量存储设备有朝一日可能被用于电子产品、机械零部件中的微型纳米器件。

  昌简(Jane Chang)是洛杉矶加州大学的工程师,他正在设计这种电池的组件,就是电解质,电解质能让电荷在两个电极间的流动。她发布她的研究成果是在视频编解码技术标准(AVS)第57届国际研讨及展览会期间,这次大会本周召开,是在新墨西哥会议中心举行的。

  “我们试图达到同样的功率密度,同样的能量密度,就像传统锂离子电池那样,但是我们需要把体积做的小得多。”昌简说。

  为实现这一目标,昌简正在进行三个维度的思考,携手布鲁斯·邓恩和加州大学洛杉矶分校的其他研究人员。她用电解质涂刷整齐的微型柱或纳米线,制备要最大限度地优化表面积与体积比率,这样也会潜在地优化能量密度,这种电解质是导电材料,可让电流在电池内流动。

  她使用了原子层沉积技术,这是一种缓慢而精确的工艺,可以把只有一个原子厚的分层材料喷在一个表面上。就用这种技术,她已成功地应用了这种固体电解质,也就是锂铝硅酸盐,她就把它们用在这些纳米材料上。

  这个研究还处在初级阶段:三维微型电池的其他组件,比如电极,也已经开发出来,但是他们还必须被组装,才能制成有用的电池。