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科学家利用卷瑞士卷的方法，研制出世界上最小的电池

发布于：2024-06-21 编辑：匿名来源：网络

20世纪计算机刚出现时，仍然需要很大的空间来容纳它们。

在过去的几十年里，计算机的尺寸不断缩小，曾经的巨型计算机现在已经融入到各种便携式电子产品中。

但为了技术的发展，它们也需要变得更小。

▲图片来自：Wiley在线图书馆开姆尼茨理工大学的科学家最近成功研制出世界上最小的电池，只有灰尘大小。

实现这项技术的灵感与一种常见的食物——瑞士卷有关。

▲微电池和一粒盐的体积对比，图片来自：cnBeta 事实上，体积只有0.04立方毫米的计算机几年前就已经出现，但只能在实验室中演示。

然而，微电池与微电子之间的尺寸不匹配已成为阻碍随时随地需要电力的微型智能系统发展的根本障碍。

现有技术无法在保持足够能量存储的同时减少电池的占地面积。

因此，让灰尘大小的计算机永远运行的关键是开发亚毫米能量收集器和存储设备。

开姆尼茨理工大学的研究人员使用了一种模仿圆柱形电池制造的自组装工艺，将堆叠薄膜缠绕在瑞士卷结构中以减少占地面积。

▲图片来自：Wiley Online Library 在宏观世界中，增加占地面积的有效方法是将扁平电池卷成瑞士卷形状。

特斯拉的电动汽车将电池足迹增加了约28倍，并将0块电池组装成电池组来提供动力。

然而，通过微加工技术在芯片上实现这种瑞士卷设计并不容易，因为用外力在芯片上缠绕一层又薄又脆的层，无法作为量产工艺，也无法以足够的精度实现。

高通量和重复性。

因此，研究人员通过自组装的方法将二维纳米层折叠或卷成微米结构，将薄膜叠层转化为“微型瑞士卷”，这也在一定程度上解决了尺寸面积小、能量密度高的问题。

一个很难平衡的问题。

▲图片来自：Wiley 在线图书馆研究人员提到，这种微型电池应该能够与其他设备单片集成。

例如，这种“瑞士卷微型电池”可以用在光传感器上。

电池卷起来后，可用的芯片面积可以容纳完全集成的3D微型系统。

瑞士卷锌银微型电池连接到光传感器。

此外，决定这些灰尘大小的电池最终能否集成到微系统中的一个核心参数是它们可实现的能量密度。

研究人员认为，微电池更实际的用途是在能量收集中断时提供能量作为备用电源。

这需要提供至少几个小时的能量。

因此，它们的最小能量密度为每平方厘米微瓦时（μWh）。

▲图片来自：Wiley Online Library 根据研究人员的设想，微电池适合最终集成到带有电路的微型芯片中。

这些芯片可用于人体生物相容性传感器，例如检测手术后的恢复情况和器官的状况。

科学家利用卷瑞士卷的方法，研制出世界上最小的电池

▲研究人员，左：朱民深，右：Oliver G. Schmidt，图片来自：cnBeta 领导这项研究的 Oliver G. Schmidt 教授表示：“这项技术仍然具有巨大的优化潜力，我们可以期待更强大的技术未来的微型电池。

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