Для MEMS потребуется изобрести новый аккумулятор

Используя трансмиссионный электронный микроскоп, исследователи Национального института стандартов и технологий (NIST) смогли следить за процессом зарядки-разрядки индивидуальных наноаккумуляторов. Миниатюрные литий-ионные батареи были созданы из кремниевых нанопроводов длиной примерно 7 мкм и диаметром 800 нм, покрытых слоями металла (для контактов), катодного материала, электролита и анода разной толщины.

В эксперименте было установлено, что при достижении определенного нижнего предела толщины слоя электролита функционирование батареи нарушается.

Этот результат имеет большое значение для разработки автономных микромашин (MEMS). Такие устройства с типичными размерами в десятки микрометров, имеют большие перспективы применения в медицине и промышленности. Однако современные аккумуляторные технологии ограничивают габариты MEMS нижней величиной порядка миллиметра, что не дает реализовать их потенциал в полной мере.

Команда специалистов NIST при поддержке коллег из Университета Мэриленда и Национальных лабораторий Сандиа показала, что при достижении пленкой электролита толщины около 200 нм происходит короткое замыкание, приводящее к быстрой разрядке батарей.

«Пока доподлинно не ясны причины пробоя электролита, — комментирует сотрудник NIST Алек Талин (Alec Talin). — Но очевидно, что для более миниатюрных батарей понадобится разработать новый электролит. Обычный материал LiPON не подходит для реализации перезаряжаемых батарей с высокой плотностью энергии таких габаритов, что требуются для автономных MEMS».