Hvordan fungerer tynde filmbatterier?

Kreditten for at udvikle tynde filmbatterier går til et team af forskere, der ledes af Dr. John Bates. De gennemførte i over et årti forskning ved Oak Ridge National Laboratory for udvikling af et tyndt filmbatteri. Konventionelle batterier er voluminøse og ikke-fleksible, hvilket gør dem uegnet til brug, hvor pladsen er en begrænsning. En anden faktor er forholdet mellem energi og vægt, som er ret lav for konventionelle batterier.

Funktioner, der er specifikke for de tynde filmbatterier, er den helt solide statskonstruktion. De kan dannes i enhver form eller størrelse og er helt sikre under eventuelle driftsbetingelser. Disse specifikke batterier kan også bruges under et bredere driftstemperaturområde. På grund af deres høje tilstandskonstruktion kan tynde filmbatterier stå temperaturer så høje som 280 grader celsius eller 586 grader Fahrenheit uden fiasko.

Dette gør tynde filmbatterier tilgængelige for at blive loddet sammen med andre elektroniske komponenter i en lodde-flowproces til samling af elektroniske kredsløb. I denne proces opvarmes alle komponenter til en temperatur, hvor loddemodtagere typisk smelter og strømmer til at binde hver komponent til det trykte kredsløbskort. Da denne temperatur er ca. 250-280 grader Celsius, 482-586 grader Fahrenheit, er konventionelle batterier, der indeholder organiske væskeforbindelser, ikke i stand til at overleve, og derfor skal tilføjes manuelt, efter at samlingen har haft tid til at køle ned. Denne unikke funktion ved tynde filmbatterier har tjent dem navnet Electronics Battery.

Opførelsen af ​​et tyndt filmbatteri er meget enkelt. Forskellige lag deponeres ved fordampning eller sputtering, en metode, der ofte bruges i halvlederproduktionsindustrien. Katoden er normalt en stor overflade og er dækket på toppen med et lag med elektrolyt, som anoden er deponeret. Det elektrolytiske lag isolerer hele CAThode fra anoden. En base eller underlag i bunden og en emballage på toppen beskytter batteriet mod skader. Afhængig af substrat- og emballagemetoden kunne batteriets samlede tykkelse være så tynd som 0,35 mm til 0,62 mm. På grund af, at batteriet kan fremstilles i enhver form og størrelse, kan ethvert specifikt rum, energi og strømkapaciteter målrettes.

Et elektronikbatteri er i stand til at levere elektricitet med høje strømtætheder på grund af den gode katodeudnyttelse. Den nuværende tæthed og dermed udladningskapaciteten er afhængig af katodens område. Med en god katodestørrelse kan det tynde filmbatteri prale af en høj energiudgang til en specificeret udladningshastighed.

Et praktisk eksempel på et tyndt filmbatteri er et lithiumbatteri. Anoden er metallisk lithium med en lithiumkoboltoxidkatode. Denne ordning sørger for genopladelige batterier, som kan oplades op til 4,2 volt, og kan udledes ned til 3.0 volt, gentagne gange. Kapaciteten af ​​lithiumionbatterier udtrykkes som mængden af ​​strøm, som batteriet kan levere på et specificeret tidspunkt i timer og betegnet med AH eller MAH. Energien fra tynde filmbatterier er angivet som produktet af spændingen og ladningen leveret af den, udtrykt i Wh eller MWh.