Siêu tụ điện siêu nhỏ có thể được tích hợp vào IC

Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên đã tìm ra cách để đặt các siêu tụ điện siêu nhỏ một cách nhất quán trên các bề mặt như silicon như một cách để thêm bộ lưu trữ năng lượng trực tiếp vào IC.

Đây không phải là lần đầu tiên các siêu tụ điện được lắng đọng trên các chất nền như vậy, nhưng nhóm nghiên cứu tuyên bố đã kết hợp mật độ tế bào không có chủ sở hữu, hiệu suất điện hóa và tính nhất quán giữa các tế bào – điều quan trọng sau nếu các tế bào được kết nối nối tiếp có điện tích dài -vòng đời xả thải.

Cấu trúc cơ bản là phẳng, với điện dung được phát triển giữa các điện cực liên kết với nhau trên cùng một bề mặt phẳng.

Các tụ điện được hình thành cạnh nhau và cách ly về điện, cho phép chúng được lắng đọng thành mảng và sau đó được liên kết bằng dây dẫn thành các tổ hợp nối tiếp hoặc song song.

Sản phẩm công nghệ mẫu thử bao gồm 400 tế bào được đặt trên nền cứng 3.5 x 4.1 cm (28 tế bào/cm²) đã đạt được đầu ra Vôn là 75.6V/cm² và mật độ thể tích là 9.8mWh/cm³. Điện dung là 4.1mF/cm² và 457F/cm³.

92% nếu dung lượng ban đầu được giữ lại sau 4,000 chu kỳ sạc-xả (60 tế bào sê-ri được sạc tới 162V ở 2.7μA).

Chất điện phân dạng gel (rượu polyvinyl + axit sunfuric) được lắng đọng bằng phương pháp in 3D thông qua một kim có lỗ 210μm di chuyển với tốc độ 4 mm/giây để hoàn thành các tế bào. Là một loại gel, không cần có vách ngăn để ngăn chất điện phân không bị chập sang các tế bào liền kề mặc dù chúng ở gần nhau. Không thể thuyết phục in dấu chấm hay in phân đoạn để đạt được độ chính xác in cần thiết.

Một mảng 340 ô đang hoạt động cũng được in trên đế polyme PET dẻo.

Công trình được công bố là 'Siêu tụ điện vi mô tích hợp nguyên khối với hiệu suất thể tích hệ thống cực cao và điện áp đầu ra diện tích' trên Tạp chí Khoa học Quốc gia. Toàn bộ bài báo có thể được đọc mà không phải trả tiền.

Viện Vật lý Hóa học Đại Liên đã làm việc với Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến.