Литий-ионная батарея размером с песчинку — будущее наноэлектроники
На протяжении последних нескольких лет наблюдается тенденция миниатюризации электронных устройств. Ярким примером этому служит множество биологических датчиков. Правда, на данный момент существует одна достаточно большая проблема, — подсистема питания. Несмотря на множество разработок, эволюции на рынке элементов питания не происходило достаточно давно. Батареи по-прежнему остаются большими и тяжелыми, не говоря уже об их недостаточной емкости. Группе ученых из Гарвардского университета и университета Иллинойса в настоящее время удалось решить одну из проблем: ими создана самая маленькая в мире литий-ионная аккумуляторная батарея размером с крупинку песка.
Таких незначительных размеров им удалось добиться благодаря использованию технологии трехмерной нанопечати. Аноды и катоды изготовлены из двух типов специальных электрохимически активных чернил, выдавливаемых через сопло нанопринтера, диаметр которого меньше, чем диаметр человеческого волоса. Чернила, используемые для создания анодов, содержат наночастицы из литий-металлического оксида, в то время как наночастицы такого соединения присутствуют в чернилах, используемых для изготовления катодов.
Оба компоненты создавались путем нанесения последовательных слоев быстрозатвердевающих чернил. В результате аноды и катоды, не соприкасаясь расположились лицом друг к другу (как зубцы двух расчесок). Данная конструкция была заключена в защитную капсулу из полимерного материала, а внутренняя полость заполнена раствором жидкого электролита.
После проведения ряда тестов ученые выяснили емкость, время полного заряда-разряда и другие характеристики наноаккумулятора. Исследователи заявили, что «электрохимические характеристики данных батарей сопоставимы со свойствами коммерческих образов литий-ионных аккумуляторных батарей с точки зрения времени заряда-разряда, жизненного цикла и количества накопленной энергии».
Ранее для питания миниатюрных электронных устройств использовались тонкопленочные аккумуляторные батареи. По словам профессора Дженнифер Льюис из Гарвардского университета, созданные ими с помощью технологии 3D-печати батареи превосходят тонкопленочные аналоги сразу по нескольким параметрам.
