明敏 發自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

直徑和一?；覊m差不多，卻能給微型計算機芯片供電10小時。

沒錯，這就是目前世界上最小的電池，體積比鹽粒還要小。

但不要低估了這個“小家伙”。

它的出現，可以說是為微型電子設備供電難的問題打開了一個新出口。

要知道，現在世界上最小的計算機已經可以縮小到1立方毫米以內，應用前景非常廣泛，比如放置微型傳感器到人體內檢測氧氣水平、查看術后恢復情況等等。

但是過去的微型電池要么輸出功率不夠高，要么對使用環境存在限制，要么做得不夠小。

而如上提到的這個世界最小電池，能夠將這些問題一網打盡。

它采用類似于特斯拉電池的卷繞式工藝，把電池的最小能量密度提升到每平方厘米100微瓦時。

目前這項研究成果發表在了《先進能源材料》上，研究團隊來自德國開姆尼茨工業大學。

像瑞士卷一樣的電池

這次的研究主要有兩方面突破。

第一是采用類似于瑞士卷的結構設計，以此提升電池能量密度。

第二是可以在1mm2的芯片上與其他電路集成，也就是片上電源。

換句話來說，就是要在夠小的同時，性能還要夠精悍。

因此，研究人員想到了近兩年大火的卷繞式工藝電池。

它能夠在有限的空間里，容下更多的電池材料。

此前特斯拉電池便采用了類似工藝，讓“4680無極耳電池”實現了5倍的電能提升，續航增加16%，提高到6倍功率。

這也有別于過去常采用堆疊式、電極柱工藝的微電池，它們都很難將電池大小縮小到1mm2以下，而且電池能量密度也不夠高。

△上圖為堆疊式工藝，下圖為電極柱工藝

不過，卷繞式工藝在量產上會存在一定困難。

因為這種要把晶片材料卷曲起來的辦法，對材料的韌性要求會更高。

為此，該研究團隊將聚合物材料、金屬、介電材料層逐一涂抹到晶片表面上，最終制成了一種延展性更強的材料（如下圖a所示）。

在解決了大小和儲能兩方面問題后，在微型計算機上上片也就變得不那么困難了。

要知道，過去許多微型計算機、傳感器的供電，要么采用頻繁換電池的方法，要么就是再加一個小型的“發電機”。

這些發電機可以使用動能、太陽能、熱能發電，但是對使用場景卻存在限制，比如人體內。

研究人員認為，他們研制的這種可充電微電池，可以很好解決以上問題。

據介紹，研究團隊運用此方法，已經研制出可以為世界上最小的計算機芯片供電10小時的微型電池。

同時這一技術也可應用在機器人系統、超柔性電子產品中。

通訊作者中兩位華人

領導這項研究的是奧利弗·施密特（Oliver G. Schmidt）教授，他是德國開姆尼茨工業大學材料、結構和納米膜集成研究中心 (MAIN) 的研究主任。

就在不久前他還研發出了世界上最小的微電子導管，可以用于微創手術，對消除血栓、靶向用藥具有深遠意義。

Minshen Zhu為本項研究的通訊作者之一，他博士畢業于香港城市大學，目前在奧利弗教授實驗室工作。

另一位通訊作者為中科院長春應化所研究員朱峰。他本科畢業于吉林大學物理系，之后于中科院長春應化所高分子物理專業攻讀博士。

論文地址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103641

參考鏈接：

https://techxplore.com/news/2022-02-world-smallest-battery-power-size.html

（聲明：本文僅代表作者觀點，不代表新浪網立場。）