Wat is een dunne-filmbatterij?

Een dunne-filmbatterij is een vorm van lithium-ionbatterij die slechts enkele millimeters dik kan zijn. Dunne-filmbatterijen gebruiken een proces vergelijkbaar met dat van een standaard lithium-ionbatterij om stroom te leveren, maar hebben verschillende voordelen ten opzichte van de grotere batterij. Naast dat ze veel kleiner zijn, gaan ze ook langer mee, werken ze onder extreme temperaturen en kunnen ze in elke vorm worden gevormd. Ze werden ontwikkeld door een team van wetenschappers en ingenieurs onder leiding van Dr. John Bates in het Oak Ridge National Laboratory in Tennessee.

De methode die wordt gebruikt om een ​​batterij te maken die dunner is dan een kwart in de Verenigde Staten, is een proces dat fysieke dampafzetting wordt genoemd. De materialen voor de dunne-filmbatterij worden één voor één op een substraat gelaagd. Als het substraat flexibel is, zal de batterij ook flexibel zijn. Elk materiaal begint als een damp, die vervolgens wordt gecondenseerd om een ​​dunne, vaste coating op het substraat te vormen. Het substraat is nodig om de anode en de kathode in de batterij te scheiden.

Een anode is het contactpunt op de batterij waar de stroom in stroomt. De kathode is het punt waar het uit stroomt. Alle soorten lithium-ionbatterijen, inclusief de dunne-filmbatterij, werken wanneer een lithiumion via een vaste elektrolyt van de anode naar de kathode beweegt. Een elektrolyt is elk materiaal dat elektriciteit geleidt. In een dunne-filmbatterij is de elektrolyt vaak een flexibel polymeer.

Zoals alle lithium-ionbatterijen zijn dunne-filmbatterijen oplaadbaar. Lithium-ionbatterijen komen veel voor in consumentenelektronica zoals mobiele telefoons en laptops. Omdat een dunne-filmbatterij zo klein is, kan het elektronische apparaat dat het voedt ook klein zijn. Dit maakt elektronica mogelijk die kleiner en lichter is dan die met standaard lithium-ionbatterijen.

Naast de grootte heeft de dunne-filmbatterij nog een aantal andere voordelen ten opzichte van een standaard lithium-ionbatterij. Het heeft een betere energie-gewichtsverhouding. De kosten van de batterij nemen niet toe naarmate de grootte afneemt. Dunne-filmbatterijen kunnen ook werken bij extreme temperaturen die standaard lithium-ionbatterijen zouden beschadigen.

Een dunne-filmbatterij heeft een langere levensduur dan een standaard lithium-ionbatterij. De levensduur van een batterij is het aantal keren dat deze kan worden opgeladen en vervolgens volledig wordt ontladen voordat de energiecapaciteit onder 80 procent van de oorspronkelijke capaciteit daalt. Dit stroomverlies treedt op omdat de materialen in de batterij zeer langzaam afbreken terwijl elektriciteit er doorheen beweegt.