它大体上是一个邮票大小的。(是的,邮票有各种尺寸,一样。)这是薄(0.17毫米)和灵活。它不包含任何液体;它不含有机物;没有什么危险。哦,它可以储存能量:制造、32次方焦耳。它没有记忆效应;“无限”充电,可以支持以内。它有极低的泄漏。
这是技术的描述,无限的电力解决方案(IPS)在ESC展示了西方(或设计)Thinergy电池。它是基于固态薄膜技术,它起源的一个关键方面的橡树岭国家实验室(IPS)的合作发明者是首席技术官。
科技明星锂电池一直在很长一段时间在不同的形式。最臭名昭著的,出现在笔记本电池,有可能只是有一点点兴奋和泄漏他们的内脏或爆炸或起火。
但这些电池使用易燃液体电解质和液体是关键失效模式(树突由于镀或少量的锂金属在电解质)。固态电池已经超越这种肮脏的头条新闻,即使很不显眼。(很难non-exploding宣传电池,即使这可能听起来像一个诱人的特性。)
电解液的选择对于许多固态电池LiPON——锂磷氮氧化物。有很多文献关于这个被用于任何不同的阴极和阳极。LiPON是有用的事实是不透水的电子流动,导致极低的泄漏,但是它允许锂离子穿过容易,提供高电流。
IPS指向他们的电解质作为他们的“秘制酱汁。“这不是材料本身一样是它们形成的方式。后溅射一层LiPON小于2µm厚,他们关键的退火一步积累来缓解压力。这将导致一个“mud-cracking”特点,就像你可能会看到在沙漠中一个干涸的湖床。IPS说结果结构电池的操作是至关重要的。
的薄电池特性和要求:他们不仅可以不是溅射一层厚厚的LiPON,但是,即使可以,退火过程将不再创建正确的结构——他们最终可能与裂缝,使电池不可靠。(至少这就是最初声明;在随后的交流,重点是高电阻,厚层)。
而电解质IPS顶级计费,这不是多好,没有一个阴极和阳极的配角。ip使用LiCoO2阴极;这是50-µm电影开始,到他们LiPON溅射。几微米的金属锂阳极。之后,整个事情是叠层和激光切割。结果是一个薄,灵活的电池比后台层压板。
使用的纯锂阳极材料很难与高活性。(你可能记得高中化学,它不需要太多的锂着火…)所以他们保持在氩气环境中(或干燥的室内),以确保周围没有什么分散。这种反应意味着锂容易氧化,所以,如果电池锂脱层和公开,它会在几分钟内氧化,使其惰性。
充电锂离子电池是一个传统的业务。你希望电池充满时达到峰值电压,但这让你只有70%的有锂离子电池。之间本质上是一个滞后电压和实际的离子运动。
恒流充电后让你全电压,然后继续一个恒压充电;目前将开始逐渐减少,电池充电完成。当当前变得足够低时,你终于可以申报成功,停止充电。
事实上,与传统的锂离子电池,你必须停止充电。收费过高会导致锂电镀的风险和那些讨厌的安全问题。但这种机制缺席在固态电池,这意味着你不必停止收费,您可以应用涓涓细流。
这是特别有吸引力的能量采集应用程序中使用。随着技术的当前状态,能量收获以温和的步伐,它可能会持续也可能丛发性。很可能与能源消耗的速度无关的负载。trickle-chargeability让这些电池适合缓慢,常数,与放电迅速破裂,可能是典型的传感器节点在现场与短,很少时间的活动。
电池电压也必须保持2.1 V以上;下面,化学变化和电池是不再可用。(事实上,至少在一些锂离子电池,电池在过低电压太久可能会看起来像一个短路,如果你试着充电。好,干净的家庭乐趣。)这意味着电池必须设法确保设备不会画出电池太远。线性、格言和TI asic,可用于能量收集应用程序来管理电池的充电和放电。
也有利于远程安装电池的寿命:可充电10000次从一个完整的(法律)放电;充电前如果你运行下来只有10%(所谓的10%放电深度,或国防部),它可以充电超过100000次。作为一个点的比较,常规的锂离子电池可以循环只有500 - 800倍。没有记忆效应,所以没有缺点放电部分;它提高了电池的寿命。
IPS还盛赞高电流容量。事实上,他们地位这些电池作为电池的高能量密度特征结合大电流容量超级电容器(或功率密度)。他们最大的电池,2.2毫安时,可以提供一个连续100 - ma电流;最小的,140µAh,可以提供连续7马。
电池的容量是设定的区域——这是非常大的比其厚度。目前,技术不支持构建多层,但可以堆叠多个完整的单位来提高能力在一个特定区域。这个区域也是高载流能力的原因之一:它减少了阴极和阳极之间的电阻。
最后,正如前面提到的,LiPON层使泄漏一直保持在较低的水平——不到1% /年(约3 nA 1 x 1”单元格)。相比之下,而对其他锂主要(一次性)电池泄漏的5 - 10%月。虽然这有明显的存储和time-between-charge好处,它也特别有价值的能源收割,每个电子是来之不易的,不能被浪费。
这个电池没有有害物质这一事实意味着,在理论上,它可以处理的方式多数电池不能。除了两个问题——一个现实,一个官僚主义:从实用的角度来看,人们通常不知道电池化学;从官僚主义的角度来看(也可能是出于前),欧洲法律不允许处理的东西称为“电池”——规则独立于化学,所以同样非法与周一把这些扔掉垃圾。
您可能猜到,这些电池定位作为理想的驱动传感器在这个发展物联网的世界,以及其他小,原生应用RFID标签和医疗传感器,和他们有竞争在这个空间。然而其他制造商固态电池技术关注高功率应用,比如电网存储或汽车电池。
在所有这些领域中,从我们的传统液体电解质转移到固态电池将地址担心电池容量,性能、大小和毒性。如果定价方向相同,那么总有一天我们能看到所有这些混乱的液体电池更换。
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