Como funcionam as baterias de filme fino?
O crédito pelo desenvolvimento de baterias de filmes finos é atribuído a uma equipe de cientistas liderada pelo Dr. John Bates. Eles conduziram, por mais de uma década, pesquisas no Laboratório Nacional de Oak Ridge para o desenvolvimento de uma bateria de filme fino. As baterias convencionais são volumosas e não flexíveis, tornando-as inadequadas para uso onde o espaço é uma restrição. Outro fator é a relação energia / peso, que é bastante baixa para baterias convencionais.
Os recursos específicos das baterias de filme fino são todos de construção em estado sólido. Eles podem ser formados em qualquer forma ou tamanho e são completamente seguros sob quaisquer condições de operação. Essas baterias específicas também podem ser usadas em uma faixa de temperatura operacional mais ampla. Devido à sua construção em estado sólido, as baterias de filme fino podem suportar temperaturas de até 280 graus centígrados ou 586 graus Fahrenheit sem falhas.
Isso permite que as baterias de filme fino possam ser soldadas juntamente com outros componentes eletrônicos em um processo de re-fluxo de solda para montagem de circuitos eletrônicos. Nesse processo, todos os componentes são aquecidos a uma temperatura na qual a solda normalmente derrete e flui para ligar cada componente à placa de circuito impresso. Como essa temperatura é de 250-280 graus Celsius, 482-586 graus Fahrenheit, as baterias convencionais que contêm compostos líquidos orgânicos são incapazes de sobreviver e, portanto, precisam ser adicionadas manualmente, depois que o conjunto tiver tempo para esfriar. Esse recurso exclusivo das baterias de filme fino ganhou o nome de bateria eletrônica.
A construção de uma bateria de filme fino é muito simples. Diferentes camadas são depositadas por evaporação ou pulverização, um método comumente usado na indústria de fabricação de semicondutores. O cátodo é geralmente uma superfície grande e é coberto na parte superior com uma camada de eletrólito sobre a qual o ânodo é depositado. A camada eletrolítica isola todo o cátodo do ânodo. Uma base ou substrato na parte inferior e uma embalagem na parte superior protegem a bateria contra danos. Dependendo do substrato e do método de embalagem, a espessura total da bateria pode ser tão fina quanto 0,35 mm a 0,62 mm. Como a bateria pode ser fabricada em qualquer formato e tamanho, qualquer espaço específico, energia e capacidade de energia podem ser direcionados.
Uma bateria eletrônica é capaz de fornecer eletricidade com altas densidades de corrente devido à boa utilização do cátodo. A densidade da corrente e, portanto, a capacidade de descarga, dependem da área do cátodo. Com um bom tamanho de cátodo, a bateria de filme fino pode apresentar alta produção de energia a uma taxa de descarga especificada.
Um exemplo prático de uma bateria de filme fino é uma bateria de lítio. O ânodo é de lítio metálico, com um cátodo de óxido de cobalto e lítio. Esse arranjo cria baterias recarregáveis, nas quais pode ser carregado até 4,2 volts e pode ser descarregado até 3,0 volts, repetidamente. A capacidade das baterias de íons de lítio é expressa como a quantidade de corrente que a bateria pode fornecer em um tempo especificado em horas e indicada por AH ou mAH. A energia das baterias de película fina é fornecida como produto da tensão e da carga fornecida por ela, expressa em WH ou mWH.