แบตเตอรี่ฟิล์มบางทำงานอย่างไร

เครดิตสำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางให้ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดยดร. จอห์นเบตส์ พวกเขาดำเนินการวิจัยกว่าทศวรรษที่ Oak Ridge National Laboratory เพื่อพัฒนาแบตเตอรี่แบบฟิล์มบาง แบตเตอรี่ทั่วไปมีขนาดใหญ่และไม่ยืดหยุ่นทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในที่ที่มีพื้นที่ จำกัด อีกปัจจัยคืออัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักซึ่งค่อนข้างต่ำสำหรับแบตเตอรี่ทั่วไป

คุณสมบัติเฉพาะของแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางนั้นเป็นการก่อสร้างที่มั่นคงทั้งหมด พวกเขาสามารถเกิดขึ้นในรูปร่างหรือขนาดใด ๆ และมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ภายใต้เงื่อนไขการทำงานใด ๆ แบตเตอรี่เฉพาะเหล่านี้ยังสามารถใช้งานในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นของแข็งทั้งหมดแบตเตอรี่แบบบางจึงสามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 280 องศาเซลเซียสหรือ 586 องศาฟาเรนไฮต์โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด

สิ่งนี้ทำให้แบตเตอรี่ฟิล์มบางคล้อยตามคำสั่งที่จะบัดกรีพร้อมกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ในกระบวนการ re-flow ประสานสำหรับการประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ในกระบวนการนี้ส่วนประกอบทั้งหมดจะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิซึ่งโดยทั่วไปแล้วบัดกรีจะละลายและไหลเพื่อยึดติดกับแต่ละส่วนประกอบไปยังแผงวงจรพิมพ์ เนื่องจากอุณหภูมินี้อยู่ที่ประมาณ 250-280 องศาเซลเซียส 482-586 องศาฟาเรนไฮต์แบตเตอรี่ทั่วไปที่ประกอบด้วยสารประกอบอินทรีย์จะไม่สามารถอยู่รอดได้ดังนั้นจึงต้องเพิ่มด้วยตนเองหลังจากการประกอบมีเวลาทำให้เย็นลง คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางทำให้พวกเขาได้รับชื่อแบตเตอรี่อิเล็กทรอนิกส์

การสร้างแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางนั้นง่ายมาก ชั้นต่าง ๆ ถูกฝากโดยการระเหยหรือการสปัตเตอร์วิธีที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ แคโทดมักจะเป็นพื้นผิวขนาดใหญ่และถูกปกคลุมด้านบนด้วยชั้นของอิเล็กโทรไลต์ที่มีขั้วบวกสะสมอยู่ ชั้นอิเล็กโทรไลต์จะแยกแคโทดทั้งหมดออกจากขั้วบวก ฐานหรือวัสดุพิมพ์ที่ด้านล่างและบรรจุภัณฑ์ที่ด้านบนป้องกันแบตเตอรี่จากความเสียหาย ความหนารวมของแบตเตอรี่อาจจะบางเท่ากับ 0.35 มม. ถึง 0.62 มม. ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุพิมพ์และวิธีการบรรจุ เนื่องจากแบตเตอรี่สามารถผลิตได้ในทุกรูปแบบและทุกขนาดพื้นที่เฉพาะพลังงานและพลังงานก็สามารถกำหนดเป้าหมายได้

แบตเตอรี่อิเล็กทรอนิกส์สามารถส่งกระแสไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นกระแสสูงเนื่องจากการใช้แคโทดที่ดี ความหนาแน่นกระแสและด้วยเหตุนี้ความสามารถในการไหลขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแคโทด ด้วยขนาดแคโทดที่ดีแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางสามารถให้พลังงานที่สูงในอัตราการคายประจุที่ระบุ

ตัวอย่างที่ใช้งานได้จริงของแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางคือแบตเตอรี่ลิเธียม ขั้วบวกเป็นลิเธียมโลหะที่มีแคโทดลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ ข้อตกลงนี้ใช้สำหรับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟใหม่ซึ่งสามารถชาร์จได้สูงสุด 4.2 โวลต์และสามารถปล่อยลงได้ถึง 3.0 โวลต์ซ้ำ ๆ ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแสดงเป็นปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แบตเตอรี่สามารถส่งมอบในเวลาที่กำหนดเป็นชั่วโมงและแสดงโดย AH หรือ mAH พลังงานของแบตเตอรี่แบบฟิล์มบางเป็นผลิตภัณฑ์ของแรงดันไฟฟ้าและประจุที่จ่ายให้โดยแสดงเป็น WH หรือ mWH