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3D固態電池、塗覆奈米級電池薄膜

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科技產業資訊室 - 黃松勳 發表於 2018年9月27日


圖、3D固態電池、塗覆奈米級電池薄膜
 

在ACS nano期刊上報導,馬里蘭大學的工程師製造了一個平方英寸的薄電池,由幾百萬個微電池構造所製成。每個微電池的形狀像一個中空圓柱形,提供了大量的表面積,並在其圓柱面上塗覆了奈米級薄電池層,形成3D電池,因為每個微電池都具有明顯的立體形狀。
 
因為傳統的平面電池是單堆疊平層,堆疊了陽極、電解質、陰極和集電器等電池材料。然而,3D電池將傳統的平面薄膜固態電池推向三維化。為了製造3D電池,研究人員在矽片上鑽出比蜘蛛絲還要細的窄孔,且深度比寬度多好幾倍。電池材料塗覆在深孔的內壁上,因為薄層與大量的表面積,所以產生非常高的功率和高能量密度。
 
十多年來,這種3D電池設計的功率和能量優勢一直廣為人知,但是卻沒有任何製造和測試成功的消息,直到原子層沉積(ALD)技術的發展,才有了關鍵性的突破。原子層沉積方法使電池材料的每個部分都被加熱,使原子產生細霧,沉降在其中空圓柱壁上,一層一層緊密地附著其上。這種方式製造電池,確保了每層電池材料緊密地塗覆,沒有斑點或空隙產生。
 
3D電池的能量密度和功率密度隨著表面積增加而增加的概念得到了明確地證據,而這種電池的一大優勢在於它是固態的,不會像傳統的鋰電池一樣,存在著易燃的液體。也因為其製造方式與半導體晶片的製造工藝相同,因此可以直接集成到各種設備中,應用於健康監測器或手機等設備上。(543字;圖1) 

 
參考資料:
A new dimension for batteries. Phys Org,2018/9/13
Three-Dimensional Solid-State Lithium-Ion Batteries Fabricated by Conformal Vapor-Phase Chemistry. ACS Nano,2018/4/24
出處:Phys Org
時間:2018/09/13

 
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