Твёрдотельные батареи выходят в новое измерение

Инженеры Мэрилендского университета сконструировали тонкую батарею, в каждом квадратном дюйме которой находятся несколько миллионов «микробатарей». Отдельная микробатарея имеет форму тонкого вертикального цилиндра, благодаря чему содержащий их нанослой характеризуется огромной площадью поверхности, что транслируется в высокую мощность и энергию.

По контрасту с обычными тонкоплёночными батареями, использующими плоские слои анода, твёрдого электролита, катода и коллектора тока, авторы называют свою конструкцию 3D-батареей.

При изготовлении такой батареи инженеры высверливали в кремнии узкие отверстия и наносили всё указанные функциональные слои на внутреннюю поверхность полученных цилиндрических углублений. Такой процесс более трудоёмкий, чем производство плоских батарей, однако он обеспечивает значительный выигрыш в энергоёмкости и выходной мощности при тех же внешних габаритах элемента питания.

Статья в ACS Nano демонстрирует «решающее доказательство того, что плотность энергии и плотность мощности возрастают в соответствии с увеличением площади поверхности», — заявляет Кейт Грегорчик (Keith Gregorczyk) из команды разработчиков трёхмерных микробатарей.

Весомым преимуществом такого устройства является отсутствие жидкого электролита, делающего пожароопасными литий-ионные батареи. Кроме того, использование технологических процессов, широко применяемых в производстве полупроводниковых микросхем, делает 3D-батареи удобными для глубокой интеграции в разнообразное оборудование, от кардиомониторов до сотовых телефонов.