比一粒鹽還小的電池問世

劉霞

德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)及中國長春應(yīng)用化學(xué)研究所科學(xué)家在《先進(jìn)能源材料》雜志上撰文稱，他們研制出了迄今為止世界上最小的電池，可為一?；覊m大小的計(jì)算機(jī)供電，未來有望在物聯(lián)網(wǎng)、微型醫(yī)療植入物、微型機(jī)器人系統(tǒng)和超柔性電子等領(lǐng)域大顯身手。

電子產(chǎn)品一直在朝小型化邁進(jìn)。小型微電子設(shè)備（如植入人體內(nèi)的傳感器系統(tǒng)）需要比一粒灰塵還小的計(jì)算機(jī)和電池。但迄今為止，缺乏可隨時隨地運(yùn)行的電源，并且很難生產(chǎn)可集成的微電池，這兩大因素阻礙了這一趨勢。

科學(xué)家們稱，通過開發(fā)合適的電池或“采集”發(fā)電方法，可以為微小的亞毫米級計(jì)算機(jī)供電。但目前微型電池的生產(chǎn)方法與普通電池大相徑庭，如擁有高能量密度的緊湊型電池（紐扣電池等）使用濕化學(xué)方法制造而成。用這種技術(shù)生產(chǎn)的微電池可以提供良好的能量和功率密度，但其直徑明顯超過1毫米。

研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種直徑小于1毫米、可集成在芯片上的高能量密度電池。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)在微型規(guī)模上集成了集電器和電極條。特斯拉也在大規(guī)模使用類似工藝制造其電動汽車電池。

在研究中，研究人員用到了所謂的“瑞士卷”或“微型折紙”工藝。他們在晶圓表面連續(xù)涂覆聚合物、金屬和介電材料薄層，使之形成具有內(nèi)在張力的分層系統(tǒng)。薄層被剝離會釋放出機(jī)械張力，隨后自動彈回去卷成“瑞士卷”。利用這種方法，團(tuán)隊(duì)制造出可以反復(fù)充電的迄今為止最小的微電池。其比一粒鹽還小，能為世界上最小的計(jì)算機(jī)芯片供電約10個小時。而且，該方法與現(xiàn)有芯片制造技術(shù)兼容，能夠在晶圓表面生產(chǎn)高通量微型電池。

研究人員稱，這款微型電池有望在物聯(lián)網(wǎng)、微型醫(yī)療植入物等領(lǐng)域大顯身手，應(yīng)用在未來的微納電子傳感器和執(zhí)行器內(nèi)。他們表示，這項(xiàng)技術(shù)仍有巨大的優(yōu)化潛力，未來可能會出現(xiàn)更強(qiáng)大的微電池。