21 فوریه 2022- توسط دانشگاه صنعتی کمنیتس – کوچکترین باتری جهان کوچکتر از یک دانه نمک است و می توان آن را به مقدار زیاد روی سطح ویفر تولید کرد. اعتبار: TU Chemnitz/Leibniz IFW Dresden
کامپیوترها کوچکتر و کوچکتر می شوند، درست همانطور که تلفن های همراه فعلی قدرت محاسباتی مشابه لپ تاپ ها را ارائه می دهند. و روند به سمت کوچک سازی ادامه دارد. برنامه های کاربردی گرد و غبار هوشمند (دستگاه های میکروالکترونیکی کوچک)، مانند سیستم های حسگر زیست سازگار در بدن، به کامپیوترها و باتری های کوچکتر از ذرات گرد و غبار نیاز دارند. تاکنون دو عامل اصلی مانع از این توسعه شده است: کمبود منابع انرژی روی تراشه برای کار در هر زمان و هر مکان و مشکلات در تولید میکرو باتری‌های قابل ادغام.
در شماره فعلی مواد انرژی پیشرفته، پروفسور دکتر الیور جی. اشمیت، رئیس سیستم های مواد نانوالکترونیک و مدیر علمی مرکز مواد، معماری و یکپارچه سازی نانوغشاها (MAIN) در دانشگاه صنعتی کمنیتس، دکتر مینشن ژو که از فوریه 2022 در گروه پروفسور اشمیت در مرکز تحقیقات MAIN کار می کند و محققان موسسه تحقیقات مواد و حالت جامد لایب نیتس (IFW) درسدن و موسسه شیمی کاربردی چانگچون راه حلی برای این چالش ها ارائه می دهند. آنها در مورد اینکه چگونه کاربردهای گرد و غبار هوشمند با انرژی باتری را می توان در مقیاس زیر میلی متری تحقق بخشید و کوچکترین باتری جهان را تا حد زیادی به عنوان یک نمونه اولیه برنامه محور ارائه کرد، بحث می کنند.
دکتر مینشن ژو می‌گوید: «نتایج ما عملکرد ذخیره‌سازی انرژی تشویق‌کننده‌ای را در مقیاس زیر میلی‌متری مربع نشان می‌دهد، و پروفسور الیور اشمیت می‌افزاید: هنوز پتانسیل بهینه‌سازی عظیمی برای این فناوری وجود دارد و ما می‌توانیم انتظار باتری‌های بسیار قوی‌تری داشته باشیم.
توان راه اندازی رایانه های کوچک در مقیاس زیر میلی متری را می توان با توسعه باتری های مناسب یا روش های «برداشت» برای تولید برق فراهم کرد.
برای مثال، در حوزه «برداشت»، ژنراتورهای میکروترموالکتریک، گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، اما توان خروجی آنها برای به حرکت درآوردن تراشه‌هایی به اندازه گرد و غبار بسیار کم است. ارتعاشات مکانیکی منبع دیگری از انرژی برای تامین انرژی دستگاه های در مقیاس کوچک است. سلول های فتوولتائیک کوچکی که نور را به انرژی الکتریکی روی تراشه های کوچک تبدیل می کنند نیز امیدوارکننده هستند.
با این حال، نور و ارتعاشات در همه زمان‌ها و مکان‌ها در دسترس نیستند، و عملکرد بر اساس تقاضا را در بسیاری از محیط‌ها غیرممکن می‌کنند. برای مثال در بدن انسان که حسگرها و محرک‌های کوچک به منبع تغذیه پیوسته نیاز دارند، این مورد نیز صادق است. باتری های کوچک قدرتمند این مشکل را حل می کنند.
با این حال، تولید باتری های ریز بسیار متفاوت از باتری های معمولی است. به عنوان مثال، باتری های فشرده با چگالی انرژی بالا، به عنوان مثال سلول های دکمه ای، با استفاده از شیمی مرطوب تولید می شوند. مواد و افزودنی های الکترود (مواد کربن و چسب ها) به صورت دوغاب پردازش می شوند و روی یک فویل فلزی پوشانده می شوند. میکروباتری‌های روی تراشه که با استفاده از چنین فناوری‌های استاندارد تولید می‌شوند، می‌توانند انرژی و چگالی توان خوبی ارائه دهند، اما ردپایی بیش از یک میلی‌متر مربع دارند. https://techxplore.com
