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微型电池
传统电池的另一个问题是它们的尺寸。尽管我们的设备上的每一个部件都在变小,但是电池却依然还是那么大。比如说,最新款的苹果笔记本电脑的厚度基本上都是电池撑起来的,尽管在设计上采用超高效的分层结构,但电池仍然占据了大量的空间。
这个问题不仅出现在笔记本上面。医疗植入式设备也需要能够植入到人体内的小型电池。空间应用设备对重量也有严格的要求,就是越轻越好。另外随着可穿戴设备的带来,对电池的敏感度也越来越高。
越来越多的研究开始集中到所谓的3D微电池上面。那么2D和3D有什么不同呢?你可以将2D看作是一个简单的平面,上面有两个电极,中间是电解质。他们可以做到非常薄,但是电池的功率也相对更低。
相比之下,3D则是在微观层面上增加电极的层数来增加电极的表面积。表面积增加后,离子从一个电极移动到另一个电极也更加容易,这就增加了电池的功率密度,提高了电池充放电的速率。
科学家们正在探索如果实现这项技术的实用化。在2013年,哈佛大学的一个团队使用3D打印技术和锂原料制造出了精度极高的阴极和阳极。
而不久前,一个来自美国伊利诺伊大学的团队发表了一篇论文,其中提到了一种利用全息光刻技术制造3D电池的方法。在这项技术中,超精确的光束被用来产生3D结构,即电极。全息光刻出现的时间比3D打印更早,所以更有机会实现这项技术的大规模制造。
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