מיקרו-קבלים-על יכולים להיות מובנים בתוך IC

עדכון: 11 באוגוסט 2023

חוקרים במכון דאליאן לפיזיקה כימית מצאו דרך להפקיד קבלי-על באופן עקבי על משטחים כמו סיליקון כדרך להוסיף אחסון אנרגיה ישירות ל-ICs.

זו לא הפעם הראשונה שקבלי-על מופקדים על מצעים כאלה, אבל הצוות טוען ששילב צפיפות תאים בלתי-נשיאה, ביצועים אלקטרוכימיים ועקביות תא לתא - האחרון חשוב אם לתאים המחוברים בסדרה יש מטען ארוך -חיי מחזור פריקה.

המבנה הבסיסי הוא מישורי, עם קיבול שפותח בין אלקטרודות משולבות על אותו משטח שטוח.

קבלים נוצרים זה לצד זה ומבודדים חשמלית, מה שמאפשר להפקיד אותם במערכים ולאחר מכן לקשר אותם על ידי מוליכים לשילובים סדרתיים או מקבילים.

השמיים טֶכנוֹלוֹגִיָה המדגימה כללה 400 תאים שהופקדו על מצע קשיח בגודל 3.5 על 4.1 ס"מ (28 תאים/ס"מ2) שהשיג פלט מתח של 75.6V/cm2 וצפיפות נפח של 9.8mWh/cm3. הקיבול היה 4.1mF/cm2 ו-457F/cm3.

92% אם הקיבולת הראשונית נשמרה לאחר 4,000 מחזורי טעינה-פריקה (60 תאים בסדרה נטענו ל-162V ב-2.7μA).

אלקטרוליט ג'ל (פוליויניל אלכוהול + חומצה גופרתית) הופקד על ידי הדפסה תלת מימדית דרך מחט קדח של 3 מיקרומטר הנעה במהירות של 210 מ"מ לשנייה כדי להשלים את התאים. בהיותו ג'ל, לא היה צורך בקירות כדי למנוע מהאלקטרוליט לקצר לתאים סמוכים למרות קרבתם. לא ניתן היה לשכנע הדפסת נקודות או הדפסת מקטעים להשיג את דיוק ההדפסה הנדרש.

מערך 340 תאים עובד הודפס גם על מצע פולימר PET גמיש.

העבודה מתפרסמת בשם 'קבלי-על משולבים מונוליטיים עם ביצועים נפחיים מערכתיים גבוהים במיוחד ומתח מוצא שטחי' ב-National Science Review. ניתן לקרוא את המאמר המלא ללא תשלום.

מכון דאליאן לפיזיקה כימית עבד עם מכון שנזן לטכנולוגיה מתקדמת.