Comment fonctionnent les batteries à couches minces?
Le crédit pour le développement de batteries en couches minces va à une équipe de scientifiques dirigée par le Dr John Bates. Ils ont mené, pendant plus d'une décennie, des recherches au Oak Ridge National Laboratory pour le développement d'une batterie en film mince. Les batteries conventionnelles sont volumineuses et non flexibles, ce qui les rend inappropriées pour une utilisation où l'espace est une contrainte. Un autre facteur est le rapport énergétique / poids, qui est assez faible pour les batteries conventionnelles.
Les fonctionnalités spécifiques aux batteries à couches minces sont la construction entièrement à l'état solide. Ils peuvent être formés sous n'importe quelle forme ou taille et sont complètement sûrs dans toutes les conditions de fonctionnement. Ces batteries spécifiques peuvent également être utilisées dans une plage de températures de fonctionnement plus large. En raison de leur construction à l'état solide, les batteries à couches minces peuvent atteindre des températures pouvant atteindre 280 degrés centigrades ou 586 degrés Fahrenheit sans échec.
Cela rend les batteries à couches minces susceptibles d'être soudées avec d'autres composants électroniques dans un reflux de soudureProcessus d'assemblage des circuits électroniques. Dans ce processus, tous les composants sont chauffés à une température à laquelle la soudure fond généralement et coule pour lier chaque composant à la carte de circuit imprimé. Comme cette température est d'environ 250-280 degrés Celsius, 482-586 degrés Fahrenheit, les batteries conventionnelles contenant des composés liquides organiques sont incapables de survivre et doivent donc être ajoutées manuellement, après que l'assemblage ait eu le temps de refroidir. Cette caractéristique unique des batteries à couches minces leur a valu le nom de batterie électronique.
La construction d'une batterie en film mince est très simple. Différentes couches sont déposées par évaporation ou pulvérisation, une méthode couramment utilisée dans l'industrie de la fabrication de semi-conducteurs. La cathode est généralement une grande surface et est recouverte sur le dessus d'une couche d'électrolyte sur laquelle l'anode est déposée. La couche électrolytique isole tout le CAThode de l'anode. Une base ou un substrat en bas, et un emballage sur le dessus, protège la batterie des dommages. Selon le substrat et la méthode d'emballage, l'épaisseur totale de la batterie peut être aussi mince que 0,35 mm à 0,62 mm. En raison de la fabrication de la batterie en toute forme et taille, toutes les capacités d'espace, d'énergie et d'alimentation spécifiques peuvent être ciblées.
Une batterie électronique est capable de fournir de l'électricité avec des densités de courant élevées en raison de la bonne utilisation de la cathode. La densité actuelle, et donc la capacité de décharge, dépendent de la zone de la cathode. Avec une bonne taille de cathode, la batterie en film mince peut se vanter d'une puissance d'énergie élevée à un taux de décharge spécifié.
Un exemple pratique d'une batterie en film mince est une batterie au lithium. L'anode est le lithium métallique, avec une cathode à oxyde de cobalt au lithium. Cet arrangement permet des batteries rechargeables, sur lesquelles peut être chargée jusqu'à 4,2 volts, et peut être rejetée à 3.0 volts, à plusieurs reprises. La capacité des batteries au lithium ion est exprimée comme la quantité de courant que la batterie peut fournir dans une période spécifiée en heures et indiqué par AH ou MAH. L'énergie des batteries à couches minces est donnée comme le produit de la tension et la charge fournie par elle, exprimée en WH ou MWH.