Come funzionano le batterie a film sottile?
Il merito per lo sviluppo di batterie a film sottile va a un team di scienziati guidato dal Dr. John Bates. Hanno condotto, per oltre un decennio, ricerche presso il Oak Ridge National Laboratory per lo sviluppo di una batteria a film sottile. Le batterie convenzionali sono ingombranti e non flessibili, rendendole inadatte per l'uso in cui lo spazio è un vincolo. Un altro fattore è il rapporto energia / peso, che è piuttosto basso per le batterie convenzionali.
Le caratteristiche specifiche per le batterie a film sottile sono la costruzione a stato solido. Possono essere formati in qualsiasi forma o dimensione e sono completamente sicuri in qualsiasi condizione operativa. Queste batterie specifiche possono anche essere utilizzate in un intervallo di temperatura operativo più ampio. A causa della loro costruzione a stato solido, le batterie a film sottile possono sopportare temperature fino a 280 gradi centigradi o 586 gradi Fahrenheit senza fallimento.
Questo rende le batterie a film sottile suscettibili di essere saldate insieme ad altri componenti elettronici in una saldaturaProcesso per l'assemblaggio di circuiti elettronici. In questo processo, tutti i componenti vengono riscaldati a una temperatura alla quale la saldatura si scioglie in genere e scorre per legare ciascun componente sul circuito stampato. Poiché questa temperatura è di circa 250-280 gradi Celsius, 482-586 gradi Fahrenheit, le batterie convenzionali contenenti composti liquidi organici non sono in grado di sopravvivere, e quindi devono essere aggiunte manualmente, dopo che l'assemblaggio ha avuto il tempo di raffreddare. Questa caratteristica unica delle batterie a film sottile ha guadagnato loro il nome della batteria elettronica.
La costruzione di una batteria a film sottile è molto semplice. Diversi strati sono depositati mediante evaporazione o sputtering, un metodo comunemente usato nel settore manifatturiero dei semiconduttori. Il catodo è di solito una grande superficie ed è coperto sulla parte superiore con uno strato di elettrolita su cui viene depositato l'anodo. Lo strato elettrolitico isola l'intero CAthode dall'anodo. Una base o un substrato nella parte inferiore e una confezione nella parte superiore protegge la batteria dai danni. A seconda del metodo del substrato e dell'imballaggio, lo spessore totale della batteria potrebbe essere sottile da 0,35 mm a 0,62 mm. A causa della batteria in grado di essere prodotta in qualsiasi forma e dimensione, è possibile prendere di mira qualsiasi spazio specifico, energia e potenza.
Una batteria elettronica è in grado di fornire elettricità con densità di corrente elevata a causa del buon utilizzo del catodo. La densità corrente, e quindi, la capacità di scarico, dipende dall'area del catodo. Con una buona dimensione del catodo, la batteria a pellicola sottile può vantarsi un'uscita ad alta energia a una velocità di scarico specificata.
Un esempio pratico di una batteria a film sottile è una batteria al litio. L'anodo è litio metallico, con un catodo di ossido di cobalto di litio. Questa disposizione crea batterie ricaricabili, su cui può essere caricata fino a 4,2 volt e può essere scaricata a 3.0 volt, ripetutamente. La capacità delle batterie a ioni di litio è espressa come la quantità di corrente che la batteria può consegnare in un tempo specificato in ore e indicata da AH o MAH. L'energia delle batterie a film sottile è data come prodotto della tensione e della carica da essa fornita, espressa in WH o MWh.