Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες λεπτού φιλμ;

Η πίστωση για την ανάπτυξη μπαταριών λεπτού φιλμ πηγαίνει σε μια ομάδα επιστημόνων που οδηγεί ο Δρ John Bates.Διεξήγαγαν, για πάνω από μια δεκαετία, έρευνα στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge για την ανάπτυξη μιας μπαταρίας λεπτού φιλμ.Οι συμβατικές μπαταρίες είναι ογκώδεις και μη ευέλικτες, καθιστώντας τις ακατάλληλες για χρήση όπου ο χώρος είναι ένας περιορισμός.Ένας άλλος παράγοντας είναι ο λόγος ενέργειας προς βάρος, ο οποίος είναι αρκετά χαμηλός για τις συμβατικές μπαταρίες.

Χαρακτηριστικά που είναι ειδικά για τις μπαταρίες λεπτού φιλμ είναι η κατασκευή όλων των στερεών κατάστασης.Μπορούν να σχηματιστούν σε οποιαδήποτε μορφή ή μέγεθος και είναι απολύτως ασφαλείς υπό οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας.Αυτές οι συγκεκριμένες μπαταρίες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε ευρύτερο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.Λόγω της κατασκευής όλων των στερεών κατάστασης, οι μπαταρίες λεπτού φιλμ μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως και 280 μοίρες Centigrade ή 586 βαθμούς Φαρενάιτ χωρίς αποτυχία.

Αυτό καθιστά τις μπαταρίες λεπτής μεμβράνης επιδεκτικές για να συγκολληθούν μαζί με άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε μια διαδικασία επανεξέτασης συγκόλλησης για τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.Σε αυτή τη διαδικασία, όλα τα εξαρτήματα θερμαίνονται σε μια θερμοκρασία στην οποία η συγκόλληση συνήθως λιώνει και ρέει για να δεσμεύσει κάθε συστατικό με την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.Δεδομένου ότι αυτή η θερμοκρασία είναι περίπου 250-280 βαθμοί Κελσίου, 482-586 βαθμοί Φαρενάιτ, οι συμβατικές μπαταρίες που περιέχουν οργανικές υγρές ενώσεις δεν μπορούν να επιβιώσουν και επομένως πρέπει να προστεθούν χειροκίνητα, αφού η συναρμολόγηση έχει χρόνο να κρυώσει.Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό των μπαταριών λεπτής μεμβράνης τους έχει κερδίσει το όνομα Electronics Battery.

Η κατασκευή μιας μπαταρίας λεπτής μεμβράνης είναι πολύ απλή.Διαφορετικά στρώματα εναποτίθενται με εξάτμιση ή ψεκασμό, μια μέθοδο που χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών.Η κάθοδος είναι συνήθως μια μεγάλη επιφάνεια και καλύπτεται στην κορυφή με ένα στρώμα ηλεκτρολύτη πάνω από το οποίο εναποτίθεται η άνοδος.Το ηλεκτρολυτικό στρώμα απομονώνει ολόκληρη την κάθοδο από την άνοδο.Μια βάση ή υπόστρωμα στο κάτω μέρος και μια συσκευασία στην κορυφή, προστατεύει την μπαταρία από ζημιά.Ανάλογα με τη μέθοδο υποστρώματος και συσκευασίας, το συνολικό πάχος της μπαταρίας μπορεί να είναι τόσο λεπτό όσο 0,35 mm έως 0,62 mm.Λόγω της δυνατότητας της μπαταρίας σε οποιαδήποτε μορφή και μέγεθος, μπορούν να στοχεύσουν οποιοσδήποτε συγκεκριμένος χώρος, ενέργεια και ισχύς.

Μια ηλεκτρονική μπαταρία είναι ικανή να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια με υψηλές πυκνότητες ρεύματος λόγω της χρήσης καλής καθόδου.Η πυκνότητα του ρεύματος και, ως εκ τούτου, η χωρητικότητα εκφόρτισης, εξαρτάται από την περιοχή της καθόδου.Με ένα καλό μέγεθος καθόδου, η μπαταρία λεπτής μεμβράνης μπορεί να διαθέτει υψηλή απόδοση ενέργειας με καθορισμένο ρυθμό εκφόρτισης.

Ένα πρακτικό παράδειγμα μπαταρίας λεπτής μεμβράνης είναι μια μπαταρία λιθίου.Η άνοδος είναι μεταλλικό λίθιο, με κάθοδο οξειδίου του κοβαλτίου λιθίου.Αυτή η διάταξη καθιστά τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, στις οποίες μπορούν να φορτιστούν έως και 4,2 βολτ, και μπορούν να εκφορτωθούν σε 3,0 βολτ, επανειλημμένα.Η χωρητικότητα των μπαταριών ιόντων λιθίου εκφράζεται ως η ποσότητα του ρεύματος που μπορεί να παραδώσει η μπαταρία σε καθορισμένο χρόνο σε ώρες και υποδηλώνεται από AH ή MAH.Η ενέργεια των μπαταριών λεπτού φιλμ δίνεται ως προϊόν της τάσης και της φόρτισης που παρέχεται από αυτήν, που εκφράζεται σε WH ή MWH.