ساخت میکروباتری لیتیوم یون با طول عمر 6000 سیکل
میکروباتری یکی از دسته بندی‌های بسیار جذاب در حوزه‌ی باتری‌های لیتیوم یون است که در تکنولوژی میکرو الکترونیک اهمیت فراوان یافته است. این میکروباتری‌ها معمولا برای تغذیه‌ی آی‌سی‌های مورد استفاده بر روی یک چیپ الکترونیک استفاده می‌شوند که رفته رفته بر اهمیت آن‌ها افزوده شده است. به تازگی محققان فرانسوی با به کار بردن آلیاژ قلع و طلا، یک آند با ظرفیت بالا طراحی کردند که بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
یکی از چالش‌های اصلی در میکروباتری‌های لیتیوم یون، طول عمر سیکلی آن‌هاست که باید مورد توجه قرار گیرد. این دانشمندان با طراحی این آند، طول عمر بسیار بالایی به اندازه‌ی 6000 سیکل به دست آوردند. طول عمر میکروباتری‌ها به دلیل تغییر حجم الکترودها به سرعت کاهش می‌یابد چرا که تغییر حجم در ابعاد بسیار کوچک، تاثیرات مخربی بر روی میکروباتری خواهد گذاشت. لازم به ذکر است که آند طراحی شده دارای ساختار متخلل بوده و باعث می‌شود ظرفیت سطحی آن افزایش داشته باشد.
آند طراحی شده
این آند ولتاژ 0.2 ولت نسبت به لیتیوم دارد که ولتاژ بسیار خوبی برای یک آند محسوب می‌شود. روش ساخت این آند علی‌رغم سایر روش‌ها، ساده بوده و قابلیت صنعتی شدن دارد.
در روش DHBT که مخفف عبارت “dynamic hydrogen bubble template” است :
- حباب‌هایی از هیدروژن درون لایه‌ی از جنس طلا ایجاد می‌کنند.
- سپس با روش ارزان لایه‌نشانی الکتریکی(electrodeposition) عنصر قلع را به این آند اضافه می‌کنند.
شکل زیر این مراحل را به خوبی نشان می‌دهد. لازم به ذکر است که مطابق انتظار، این آند بر روی بسترسیلیکونی ساخته شده است.
در تحقیقات باتری‌های لیتیوم یون، بررسی عناصر تشکیل‌دهنده‌ی الکترود به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که روش EDX روشی بسیار محبوب و جالبی است که میزان درصد عناصر تشکیل دهنده را به صورت گرافیکی نشان می‌دهد. در شکل زیر ملاحظه می‌شود عناصر در این آند میکروساختار به چه صورت پخش شده‌اند.
در شکل زیر مراحل لیتیوم‌دار شدن این آند نشان داده شده است . این فرایند طی دو عملیات انجام شده است. در این تصویر میزان اختلاف حجم نیز مشخص شده که در آند‌های آلیاژی پارامتر بسیار مهمی محسوب می‌شود. این نوع از باتری‌ها در کاربردهای “اینترنت اشیا” بسیار مورد توجه قرار گرفته است و شاید این تحقیق مقدمه‌ای بر تحقیقات بسیار پیشرفته در این زمینه باشد.
منبع:High Areal capacity porous Sn-Au Alloys with Long cycle Life for Li-ion Microbatteries
تاریخ انتشار: 13 تیر 99
