Vad är ett tunt filmbatteri?
Ett tunnfilmbatteri är en form av litiumjonbatteri som kan vara litet som några millimeter tjockt. Tunna filmbatterier använder en process som liknar den för ett standard litiumjonbatteri för att ge ström, men har flera fördelar jämfört med det större batteriet. Förutom att de är mycket mindre, håller de också längre, kan arbeta under mer extrema temperaturer och kan formas till vilken form som helst. De utvecklades av ett team av forskare och ingenjörer ledda av Dr. John Bates vid Oak Ridge National Laboratory i Tennessee.
Metoden som används för att göra ett batteri som är tunnare än ett USA-kvartal är en process som kallas fysisk ångavsättning. Materialen för tunnfilmbatteriet är skiktade i taget på ett underlag. Om underlaget är flexibelt är batteriet också flexibelt. Varje material börjar som en ånga, som sedan kondenseras för att bilda en tunn, fast beläggning på underlaget. Underlaget är nödvändigt för att separera anoden och katoden i batteriet.
En anod är kontaktpunkten på batteriet som strömmen flyter in i. Katoden är den punkt som den flyter ut ur. Alla typer av litiumjonbatterier, inklusive tunnfilmbatteriet, fungerar när en litiumjon rör sig från anoden till katoden genom en fast elektrolyt. En elektrolyt är vilket material som leder elektricitet. I ett tunnfilmbatteri är elektrolyten ofta en flexibel polymer.
Liksom alla litiumjonbatterier är tunna filmbatterier laddningsbara. Litiumjonbatterier är vanliga inom konsumentelektronik som mobiltelefoner och bärbara datorer. Eftersom ett tuntfilmbatteri är så litet kan den elektroniska enheten som det strömmar vara liten också. Detta tillåter elektronik som är mindre och lättare än de som drivs med litiumjonbatterier.
Förutom storleken har tunnfilmbatteriet flera andra fördelar jämfört med ett standard litiumjonbatteri. Det har ett bättre energi-till-vikt-förhållande. Batteriets kostnad ökar inte när storleken minskar. Tunna filmbatterier kan också fungera vid extrema temperaturer som skulle skada litiumjonbatterier.
Ett tunnfilmbatteri har en längre livslängd än ett litiumjonbatteri. Batteriets livscykel är antalet gånger det kan laddas och sedan helt urladdas innan dess energikapacitet sjunker under 80 procent av den ursprungliga kapaciteten. Denna strömförlust beror på att materialen i batteriet bryts ner mycket långsamt när el rör sig genom dem.