电池功率微器件的功能,微型机器人,植入医疗器械翻译一直受到长期技术挑战的大尺寸电池电化学性能的微型电源。
微电池设计的示意图。图片来源:伊利诺伊大学香槟分校
高压微电池(> 9 V)与无与伦比的能量和功率密度是由研究人员开发的伊利诺伊大学香槟分校。
这项研究发表在《华尔街日报》细胞物理科学报告欧洲杯线上买球是由材料科学与工程教授保罗·布劳恩(固安捷杰出的椅欧洲杯线上买球子上工程材料研究实验室主任),Sungbong金博士(博士后、MatSE目前韩国军事学院助理教授,co-first作者),和Arghya智利(研究生、MatSE推广,co-first欧洲杯足球竞彩作者)。
研究人员证明密封(坚决关闭避免暴露于环境空气),持久,紧凑和极低的锂电池包质量分数在单,双,和triple-stacked配置的操作电压,功率密度和能量密度。
我们需要强大的小电池打开微型设备的潜力,通过改善电极体系结构和想出新颖的电池设计。
保罗•布劳恩教授,材料科学与工程,伊利诺伊大学香槟分校欧洲杯线上买球
目前的挑战是,当电池变小,包装接管电池的体积和质量,而电极面积减少。因此,电池的能量和功率是大大降低。
集团创建的革命性的包装技术,利用积极的和消极的终端当前收藏家的一部分包装本身(而不是一个单独的实体)的独特设计强大的微电池。
这使电池体积小(≤0.165厘米3)和较低的包质量分数(10.2%)。此外,科学家垂直堆叠电极细胞系列(每个电池的电压增加等),使电池的工作电压高。
增强这些微电池的另一种方法是使用非常密集的提供能量密度的电极。聚合物和碳添加剂占据超过40%的普通电极的体积(不活跃的材料)。欧洲杯足球竞彩布劳恩的团队创造了电极完全致密的和自由的聚合物和碳添加剂使用中间温度直接电沉积技术。
这些密集的电极体积能量密度高于商业电极。密集的电镀DirectPlateTMLiCoO2电极用于这项研究是由Xerion高级电池集团(XABC,代顿,俄亥俄州),该公司开发的布劳恩的研究。
迄今为止,电极结构和细胞在微纳尺度设计仅限于功率密度设计的代价是孔隙度和体积能量密度。我们的工作已经成功创建一个展览的微尺度能源高功率密度和体积能量密度。
Arghya智利,Co-First作者和研究生学习,伊利诺伊大学香槟分校
微型驱动的昆虫机器人收集重要信息在自然灾害,在危险的环境中,在搜索和救援任务,直接人工访问是很困难的,对这些微电池是一个主要的应用领域。
减少电子负载的高电压是很重要的,一个微型机扑需要携带。9 V可以直接电力汽车和减少相关的能量损失增加数百或数千伏特的电压需要从一些执行机构。这意味着这些电池使系统级改进超越其能量密度增强,这样小机器人可以旅行更远的操作者或派遣更多的重要信息。
研究合著者助理教授詹姆斯•Pikul机械工程系,应用力学,宾夕法尼亚大学
”我们工作的桥梁材料化学的知识差距在十字路口,独特的材料制造要求能源密集的平面微电池配置,和应用nano-microe欧洲杯足球竞彩lectronics需要高压,车载电源来驱动纯纳米和纳米马达的类型,”金补充说。
”我们当前的微电池设计非常适合高能量,高功率,高电压,single-discharge应用程序。下一步是将所有固态微电池的设计平台,电池本身将更加安全,更多的能量密度比liquid-cell同行布劳恩说:“电池小型化领域的先驱。
詹姆斯·h·Pikul博士(助理教授、机械工程系、应用力学,宾夕法尼亚大学),约翰·b·库克博士(XABC),瑞安博士Kohlmeyer (XABC),博士Beniamin Zahiri(研究助理教授,推广,伊利诺斯)和博士Pengcheng太阳(伊利诺斯大学香槟分校研究科学家、推广)也为研究做出了贡献。
期刊引用:
金、S。等。(2022)连续集成高压和高功率微型电池。细胞物理科学报告欧洲杯线上买球。doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101205。
来源:https://illinois.edu/