Миниатюризация электронных устройств предъявляет совершенно новые требования также и к габаритам источников питания. При маленьких размерах такие батареи должны обеспечивать устройства достаточно высокой мощностью. Некоторые одиночные успехи в этом направлении есть. Например, в 2013 году мы сообщали о создании уникальных микробатарей, позволяющих заряжать смартфон всего за одну секунду. Но в целом отрасль нуждается в более существенных прорывах, что касается, в особенной степени, недорогих способов налаживания серийного производства.
Группа изобретателей заявила о создании микробатарей, включающих MEMS- и КМОП-устройства. Одной из особенностей новой разработки является использование 3D-голографической литографии совместно с традиционной фотолитографией. С помощью голографии исследователи показали возможность создания объёмных элементов, а обычная фотолитография использовалась для разделения таких 3D-модулей на отдельные части, формируя так называемую встречноштыревую структуру. Изобретателям научились создавать на стеклянной основе решётки из окиси индий олова с периодом 1 мкм и пористостью около 40 %. При этом были использованы четыре лазерных луча. Для расположения электродов микробатареи на 3D-структуру наложили позитивный фоторезист, используя 2D-литографию. В качестве катода была использована литированная окись магния, а для анода — сплав никеля и олова.
Созданная микробатарея имеет ширину всего 2 мм и толщину около 10 мкм. Электроды размером 35 мкм размещены на расстоянии 15 мкм друг от друга. Эта микробатарея была протестирована в диапазоне напряжений от 1,4 до 3,2 В. Полная зарядка заняла около часа. Плотность энергии составила 6,5 мкВт·ч·см-2мкм-1, а плотность мощности — 3600 мкВт·см-2мкм-1. После 100 циклов зарядки-разрядки ёмкость снизилась примерно на 20 % от первоначального значения.
По мнению исследователей, предложенный метод производства открывает новые перспективы в создании функциональных микробатарей и приближает эру электроники следующего поколения. Особенную пользу таких микробатарей мы видим для медицинской отрасли.
Исследователи создали микробатарею с помощью голографии: 5 комментариев