薄膜電池はどのように機能しますか？

薄膜電池の開発の功績は、ジョン・ベイツ博士が率いる科学者チームに与えられています。 10年以上にわたり、オークリッジ国立研究所で薄膜電池の開発のための研究を行ってきました。 従来のバッテリーはかさばり、柔軟性に欠けるため、スペースが制約される場所での使用には適していません。 もう1つの要因はエネルギーと重量の比で、これは従来のバッテリーでは非常に低い値です。

薄膜電池に固有の機能は、すべてソリッドステート構造です。 それらは、あらゆる形状またはサイズで形成することができ、あらゆる動作条件下で完全に安全です。 これらの特定のバッテリーは、より広い動作温度範囲で使用することもできます。 薄膜電池はすべてソリッドステート構造であるため、摂氏280度または華氏586度という高温にも耐えることができます。

これにより、薄膜電池は、電子回路の組み立てのためのはんだリフロー工程で他の電子部品とはんだ付けしやすくなります。 このプロセスでは、すべてのコンポーネントが、はんだが通常溶融して流れる温度まで加熱され、各コンポーネントがプリント回路基板に接合されます。 この温度は摂氏約250〜280度、華氏482〜586度であるため、有機液体化合物を含む従来のバッテリーは存続することができず、アセンブリが冷却されてから手動で追加する必要があります。 薄膜電池のこのユニークな機能は、電子電池の名前を付けました。

薄膜電池の構造は非常に簡単です。 半導体製造業界で一般的に使用される方法である蒸着またはスパッタリングにより、さまざまな層が堆積されます。 カソードは通常、大きな表面であり、アノードが堆積される電解質の層で上部が覆われています。 電解層は、カソード全体をアノードから隔離します。 底部のベースまたは基板、および上部のパッケージは、バッテリーを損傷から保護します。 基板とパッケージ方法に応じて、バッテリーの総厚は0.35 mmから0.62 mmまで薄くなる可能性があります。 バッテリーはあらゆる形状とサイズで製造できるため、特定のスペース、エネルギー、および電力能力をターゲットにできます。

電子電池は、カソードの利用率が高いため、高い電流密度で電気を供給することができます。 電流密度、したがって放電容量は、カソードの面積に依存します。 カソードのサイズが適切な場合、薄膜電池は指定された放電レートで高エネルギー出力を発揮できます。

薄膜電池の実用的な例は、リチウム電池です。 アノードは金属リチウムで、リチウムコバルト酸化物カソードがあります。 この配置により、再充電可能なバッテリーが作成され、その上で最大4.2ボルトまで充電でき、繰り返し3.0ボルトまで放電できます。 リチウムイオンバッテリの容量は、バッテリが指定された時間（時間単位）に供給できる電流量として表され、AHまたはmAHで示されます。 薄膜電池のエネルギーは、電圧とそれによって供給される電荷​​の積として与えられ、WHまたはmWHで表されます。