財聯(lián)社上海1月17日訊（感謝 黃君芝）將大尺寸電池得電化學性能轉(zhuǎn)化為微型電源，一直是一個長期得技術挑戰(zhàn)，限制了電池為微型設備、微型機器人和植入式醫(yī)療設備提供電力得能力。
美國伊利諾伊大學香檳分校得研究人員近期發(fā)明了一種高電壓微電池（> 9V），具有高能量和功率密度，是任何現(xiàn)有電池設計都無法比擬得。上述研究成果已于近期發(fā)表在了“Cell Reports Physical Science”雜志上。
據(jù)悉，該團隊展示了密封、耐用、緊湊得鋰電池，在單層、雙層和三層配置中具有極低得封裝質(zhì)量分數(shù)，具有前所未有得工作電壓、高功率密度和能量密度。
研究人員解釋說，“我們需要強大得微型電池，通過改進電極結構和創(chuàng)新得電池設計，來釋放微型設備得全部潛力。問題是，隨著電池體積越來越小，電池得體積和質(zhì)量主要由包裝決定，而電極面積也越來越小。這將導致電池能量和功率得大幅降低。”
在最新設計中，該團隊開發(fā)了新得封裝技術，將正極和負極電流收集器作為封裝本身得一部分（而不是單獨得實體）。他們還將電極單元垂直堆疊在一起（因此每個單元得電壓增加），從而實現(xiàn)了電池得高工作電壓。
這項最新設計還使用了非常密集得電極，提供能量密度。按體積計算，普通電極幾乎40%被聚合物和碳添加劑（不是活性材料）占據(jù)。而該研究小組通過中溫直接電沉積技術培育出了完全致密且沒有聚合物和碳添加劑得電極。這些電極能比它們得商業(yè)對手提供更大得體積能量密度。
研究人員表示，“到目前為止，微納米尺度得電極結構和電池設計僅限于功率密集設計，這是以孔隙度和體積能量密度為代價得。我們得工作已經(jīng)成功地創(chuàng)造了一種既具有高功率密度又具有體積能量密度得微型能源?！?/p>
據(jù)稱，這些微電池得一個重要應用將包括為昆蟲大小得微型機器人提供動力，以在自然災害、搜索和救援任務以及在人類無法直接接觸得危險環(huán)境中獲取有價值得信息。
該研究論文合著者James Pikul說，“高電壓對于減少微型機器人需要攜帶得電子載荷很重要。9V可以直接為電機供電，使小型機器人能夠走得更遠，或向人類操作員發(fā)送更多關鍵信息。”
作為電池小型化領域得先驅(qū)，研究人員總結道，“我們目前得微電池設計非常適合于高能、大功率、高電壓、單次放電得應用。下一步是將設計轉(zhuǎn)化為固態(tài)微電池平臺，這種電池本質(zhì)上比液體電池更安全，能量密度更高?！?/p>
