Die hochdichte Mikrobatterie, die auf einer winzigen Pflanze ruht. Universität von Pennsylvania
Manchmal kommt große Leistung in kleinen Paketen.
Wissenschaftler haben sich ein neues Design für winzige Batterien ausgedacht, das ein grundlegendes Problem durch die Entwicklung weit dichterer Kathoden überwindet, die laut einer aktuellen Studie direkt auf dünne Metallfolien "elektroplattiert" werden können.veröffentlicht in der ZeitschriftErweiterte Materialien.
Entscheidend ist, dass diese neuen winzigen Batterien viermal so viel Energie speichern können wie herkömmliche kleine Batterien.
Ein dichteres Kathodenmaterial vervierfachte die Energiespeicherung einer Mikrobatterie
Dies ist eine meisterhafte Anwendung einer der interessantesten Grenzen der Batterieforschung der nächsten Generation, die den Einsatz von Strukturkomponenten zur Energiespeicherung betont. Die neue Mikrobatterie ist so leicht, dass sie von Insekten getragen werden könnte und wurde von Ingenieuren erforschtan der University of Pennsylvania, die verschiedene Designs für kompakte und dennoch langlebige Batterien analysieren, die neben anderen elektronischen Geräten auch unvorsichtig kleine Wearables mit Strom versorgen könnengeschützt in einem Gehäuse, das sie beschwert und die Sperrigkeit erhöht, was die elektrochemische Leistung nicht verbessert.
Aus diesem Grund haben die Ingenieure mit den herkömmlichen ultradünnen Elektroden gebrochen, die normalerweise für den schnellen Transport von Elektronen und Ionen verwendet werden: um das schlanke Profil zu vermeiden, das die Menge an Chemikalien begrenzt, die sie enthalten können, was wiederum das Maximum begrenztEnergie, die gespeichert werden kann.Kathoden sind eine von zwei Elektroden in einer Batterie und bestehen normalerweise aus zerkleinerten Partikeln, die so zusammengeschlagen sind, dass eine poröse Struktur entsteht, die Luftspalte ermöglicht. Dies beeinflusst die Ionengeschwindigkeit, wenn sie durch die Batterie sausen. Die Wissenschaftler lösten dieses Problem, indem sie sich einer viel dichteren zuwandtenKathodenmaterial, das ein "Galvanisieren" direkt auf die dünnen Metallfolien ermöglicht. Und die dünnen Metallfolien erfüllen eine Doppelfunktion, sowohl als Schutzschicht als auch als Energiespeichermaterial.
Die neue Mikrobatterie wiegt ungefähr so viel wie zwei Reiskörner
"Wir haben im Wesentlichen Stromabnehmer hergestellt, die eine doppelte Aufgabe erfüllen", sagte James Pikul, Leiter der Studie, in aNeuer Atlas Bericht. "Sie fungieren sowohl als Elektronenleiter als auch als Verpackung, die verhindert, dass Wassersauerstoff in die Batterie gelangt." Die Forscher sagten auch, dass ihr neues Mikrobatterie-Design die "Atomautobahnen" der Kathode so ausrichtet, dass Lithium-Ionen fortschreiten könnenschnell durch die Kathode und gelangt nach einer direkten Reise zum Gerät.Da sich Ionen nicht um die Lufteinschlüsse bewegen müssen, kann die Kathode in ein viel dickeres Material eingebaut werden, ohne auf diese entscheidende Eigenschaft zu verzichten, die wie viel inin Bezug auf das Volumen energiespeichernde Chemikalien, die es enthalten kann, um zwei.
Damit konnten die Ingenieure eine Mikrobatterie konstruieren, deren Energiedichte viermal höher ist als bei herkömmlichen Hightech-Batteriedesigns. Und ihre Mikrobatterie wiegt ungefähr so viel wie zwei Reiskörner, mit der Leistungsdichte einer BatterieDas neue Gerät wird eine Litanei zukünftiger Anwendungen haben, darunter Wearables, medizinische Implantate die länger halten, fliegende Roboter und die wachsende Anzahl von drahtlosen Geräten, die die soziale und technologische Welt unserer immer fortschrittlicheren Menschen schnell füllen.Während die Wissenschaftler weiterhin die Leistung von diese neuartige Mikrobatterie, wir können es der Liste der entscheidenden Teile der Geräte hinzufügen, die unsere Welt in eine futuristische Techno-Gesellschaft verwandeln werdenjenseits unserer kühnsten Träume.