比一粒盐还小的电池问世

刘霞

德国开姆尼茨工业大学及中国长春应用化学研究所科学家在《先进能源材料》杂志上撰文称，他们研制出了迄今世界上最小的电池，可为一粒灰尘大小的计算机供电，未来有望在物联网、微型医疗植入物、微型机器人系统和超柔性电子等领域大显身手。

电子产品一直在朝小型化迈进，小型微电子设备（如植入人体内的传感器系统）需要比一粒灰尘还小的计算机和电池。但迄今为止，缺乏可随时随地运行的电源，以及很难生产可集成的微电池这两大因素阻碍了这一趋势。

科学家们称，通过开发合适的电池或“采集”发电方法，可以为微小的亚毫米级计算机供电。但目前微型电池的生产方法与普通电池大相径庭，如拥有高能量密度的紧凑型电池（纽扣电池等）使用濕化学方法制造而成，使用这种标准技术生产的微电池可以提供良好的能量和功率密度，但其直径明显超过1平方毫米。

研究团队的目标是设计一种直径小于1平方毫米、可集成在芯片上的电池，其最小能量密度仍为100微瓦时/平方厘米。为实现这一目标，该团队在微型规模上集成了集电器和电极条——特斯拉也在大规模使用类似工艺制造其电动汽车用电池。

研究人员使用到了所谓的“瑞士卷”或“微型折纸”工艺。他们在晶圆表面连续涂覆聚合物、金属和介电材料薄层，形成具有内在张力的分层系统。薄层被剥离会释放出机械张力，随后自动弹回去卷成“瑞士卷”。因此，不需要外力就能制造出一个自卷绕圆筒式微型电池。

利用这种方法，团队制造出可以反复充电的迄今最小的微电池，其比一粒盐还小，能为世界上最小的计算机芯片供电约10个小时。而且，该方法与现有芯片制造技术兼容，能够在晶圆表面生产高通量微型电池。

研究人员称，这款微型电池有望在物联网、微型医疗植入物等领域大显身手，应用于未来的微纳电子传感器和执行器内。他们表示，这项技术仍有巨大的优化潜力，未来可能会出现更强大的微电池。