在美國國家科學基金會和空軍科學研究辦公室的資助下,美國伊利諾伊州立大學開發出一種新型微電池,輸出功率甚至可與最好的超級電容器相提并論,有望推動射頻通信和袖珍電子產品領域的新發展。
機械科學與工程學院的威廉·P·金教授說:“這是關于電池發展的全新理念,電池(現在)可以發揮遠遠超乎人們想象的強大能量。近幾十年里,電子產品的體積越來越小,電池的發展卻落后了。這是一項微技術,可能會改變這一面貌。現在,電源也具有了和其他部分一樣的高性能。”
對于當前的電源,使用者必須在功率和能量之間做出權衡。對需要很大功率的應用領域,如遠距離廣播無線電信號,電容器可以快速釋放能量,但儲能卻很有限。對于需要大量能量的應用領域,如長時間播放收音機,電池和燃料電池能存儲較多的能量,但釋放和充電過程卻很慢。
新型微電池能同時兼顧功率和能量,通過微調結構,研究人員能夠在較寬的范圍調節功率能量比。
該電池具有高性能,是由于其內部的三維微結構。電池有兩個關鍵組成部分:陰極和陽極。利用材料科學和工程教授保羅•布勞恩的研究團隊設計的快速充電陰極,金和皮庫爾開發出與之配套的陽極,然后設法將兩部分以微尺度組裝在一起,制造出具有卓越性能的完整電池。
憑借強大的性能,電池能使傳感器或無線電信號的傳播距離達到原來的30倍,或者使電池的尺寸縮小為原來的三十分之一。該電池能反復充電,充電速度是普通電池的1000倍,想象一下薄如信用卡的手機不到一秒鐘就能充滿電的情形。除了消費電子產品,醫療設備、激光、傳感器和其他電子裝備有了這種電源后都會產生技術上的飛躍。
目前,研究人員正在展開研究,以將該電池與其他電子元器件相結合,并實現低成本的制造能力。
(工業和信息化部電子科學技術情報研究所 王巍)