新型微电池有望推动射频通信发展

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在美国国家科学基金会和空军科学研究办公室的资助下,美国伊利诺伊州立大学开发出一种新型微电池,输出功率甚至可与最好的超级电容器相提并论,有望推动射频通信和袖珍电子产品领域的新发展。

机械科学与工程学院的威廉·P·金教授说:“这是关于电池发展的全新理念,电池(现在)可以发挥远远超乎人们想象的强大能量。近几十年里,电子产品的体积越来越小,电池的发展却落后了。这是一项微技术,可能会改变这一面貌。现在,电源也具有了和其他部分一样的高性能。”

对于当前的电源,使用者必须在功率和能量之间做出权衡。对需要很大功率的应用领域,如远距离广播无线电信号,电容器可以快速释放能量,但储能却很有限。对于需要大量能量的应用领域,如长时间播放收音机,电池和燃料电池能存储较多的能量,但释放和充电过程却很慢。

新型微电池能同时兼顾功率和能量,通过微调结构,研究人员能够在较宽的范围调节功率能量比。

该电池具有高性能,是由于其内部的三维微结构。电池有两个关键组成部分:阴极和阳极。利用材料科学和工程教授保罗•布劳恩的研究团队设计的快速充电阴极,金和皮库尔开发出与之配套的阳极,然后设法将两部分以微尺度组装在一起,制造出具有卓越性能的完整电池。

凭借强大的性能,电池能使传感器或无线电信号的传播距离达到原来的30倍,或者使电池的尺寸缩小为原来的三十分之一。该电池能反复充电,充电速度是普通电池的1000倍,想象一下薄如信用卡的手机不到一秒钟就能充满电的情形。除了消费电子产品,医疗设备、激光、传感器和其他电子装备有了这种电源后都会产生技术上的飞跃。

目前,研究人员正在展开研究,以将该电池与其他电子元器件相结合,并实现低成本的制造能力。

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