本文經(jīng)AI新媒體量子位（公眾號(hào)ID:QbitAI）授權(quán)轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系出處。

直徑和一粒灰塵差不多，卻能給微型計(jì)算機(jī)芯片供電10小時(shí)。

沒錯(cuò)，這就是目前世界上最小的電池，體積比鹽粒還要小。

但不要低估了這個(gè)“小家伙”。

它的出現(xiàn)，可以說是為微型電子設(shè)備供電難的問題打開了一個(gè)新出口。

要知道，現(xiàn)在世界上最小的計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以縮小到1立方毫米以內(nèi)，應(yīng)用前景非常廣泛，比如放置微型傳感器到人體內(nèi)檢測(cè)氧氣水平、查看術(shù)后恢復(fù)情況等等。

但是過去的微型電池要么輸出功率不夠高，要么對(duì)使用環(huán)境存在限制，要么做得不夠小。

而如上提到的這個(gè)世界最小電池，能夠?qū)⑦@些問題一網(wǎng)打盡。

它采用類似于特斯拉電池的卷繞式工藝，把電池的最小能量密度提升到每平方厘米100微瓦時(shí)。

目前這項(xiàng)研究成果發(fā)表在了《先進(jìn)能源材料》上，研究團(tuán)隊(duì)來自德國(guó)開姆尼茨工業(yè)大學(xué)。

像瑞士卷一樣的電池

這次的研究主要有兩方面突破。

第一是采用類似于瑞士卷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以此提升電池能量密度。

第二是可以在1mm2的芯片上與其他電路集成，也就是片上電源。

換句話來說，就是要在夠小的同時(shí)，性能還要夠精悍。

因此，研究人員想到了近兩年大火的卷繞式工藝電池。

它能夠在有限的空間里，容下更多的電池材料。

此前特斯拉電池便采用了類似工藝，讓“4680無極耳電池”實(shí)現(xiàn)了5倍的電能提升，續(xù)航增加16%，提高到6倍功率。

這也有別于過去常采用堆疊式、電極柱工藝的微電池，它們都很難將電池大小縮小到1mm2以下，而且電池能量密度也不夠高。

不過，卷繞式工藝在量產(chǎn)上會(huì)存在一定困難。

因?yàn)檫@種要把晶片材料卷曲起來的辦法，對(duì)材料的韌性要求會(huì)更高。

為此，該研究團(tuán)隊(duì)將聚合物材料、金屬、介電材料層逐一涂抹到晶片表面上，最終制成了一種延展性更強(qiáng)的材料（如下圖a所示）。

在解決了大小和儲(chǔ)能兩方面問題后，在微型計(jì)算機(jī)上上片也就變得不那么困難了。

要知道，過去許多微型計(jì)算機(jī)、傳感器的供電，要么采用頻繁換電池的方法，要么就是再加一個(gè)小型的“發(fā)電機(jī)”。

這些發(fā)電機(jī)可以使用動(dòng)能、太陽(yáng)能、熱能發(fā)電，但是對(duì)使用場(chǎng)景卻存在限制，比如人體內(nèi)。

研究人員認(rèn)為，他們研制的這種可充電微電池，可以很好解決以上問題。

據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用此方法，已經(jīng)研制出可以為世界上最小的計(jì)算機(jī)芯片供電10小時(shí)的微型電池。

同時(shí)這一技術(shù)也可應(yīng)用在機(jī)器人系統(tǒng)、超柔性電子產(chǎn)品中。

通訊作者中兩位華人

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的是奧利弗·施密特（Oliver G. Schmidt）教授，他是德國(guó)開姆尼茨工業(yè)大學(xué)材料、結(jié)構(gòu)和納米膜集成研究中心 (MAIN) 的研究主任。

就在不久前他還研發(fā)出了世界上最小的微電子導(dǎo)管，可以用于微創(chuàng)手術(shù)，對(duì)消除血栓、靶向用藥具有深遠(yuǎn)意義。

Minshen Zhu為本項(xiàng)研究的通訊作者之一，他博士畢業(yè)于香港城市大學(xué)，目前在奧利弗教授實(shí)驗(yàn)室工作。

另一位通訊作者為中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所研究員朱峰。他本科畢業(yè)于吉林大學(xué)物理系，之后于中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所高分子物理專業(yè)攻讀博士。

論文地址：

??https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103641??

參考鏈接：

??https://techxplore.com/news/2022-02-world-smallest-battery-power-size.html??