3D电池？ 设计师将电池尺寸更加缩小？

　　电池可能看起来像他们来自你可以想象的各种形状和大小。但随着电子设备变得更小巧，不减少功耗和能量需求，他们要求工程师设计出适合更小和更小空间的电池，而不会影响性能。美国的研究人员已经使用非传统技术来形成一种可能的解决方案-一种功能强大的三维锂离子电池，其占地面积约为一百粒盐。他们的工作5月3日刊登在Joule杂志上。

　　高级作者，洛杉矶加州大学材料科学与工程教授布鲁斯邓恩说：“对于小型传感器，您需要重新设计电池，使其像纽约的摩天大楼而不是加利福尼亚州的牧场房子。洛杉矶（UCLA）。“3D电池就是这样做的，我们可以使用半导体处理和保形电解液来制造符合小型互联网连接设备要求的电解液。”

　　即使是最具创新性的二维电池的形状也是有限的-基本电池需要一片阳极和一片阴极，并在两者之间包装离子导电电解质以完成电路。另一方面，原则上有无数的方法来制作三维阳极和三维阴极，像拼图一样拼合在一起（仍然必须由少量电解质分开）。Dunn小组选择的装置称为“同心管”设计，其中均匀间隔排列的阳极柱阵列均匀地覆盖一薄层可光图案化的聚合物电解质，并且柱之间的区域填充有阴极材料。

　　尽管这种简单明了，但许多研究人员只能制造一半的3D电池，创造出稳定的阳极和阴极，但试图将这些电极组装成一个功能电池时失败了。同时，几乎所有组装的3D电池都没有明显好于普通的二维版本。Dunn和博士后研究人员JanetHur和LelandSmith通过采用通常用于制造半导体的方法克服了这些障碍，并修改了这些方法以将硅雕刻成他们想要用于阳极的精确隔开的圆柱体的栅格。“这是电池世界根本无法做到的事情，”邓恩说。

　　为了完成电池，他们将薄层电解质涂在硅结构上，然后倒入标准的锂离子阴极材料中，使用阳极作为模具，以确保两个半部分恰好配合在一起。由此产生的电池实现了每平方厘米5.2毫瓦小时的能量密度，这是三维电池报道的最高能量密度，占地面积仅为0.09平方厘米，经受100次充电和放电循环。

　　邓恩警告说，这种特殊的3D电池还没有达到其全部潜力，因为他希望他和他的团队能够通过进一步调整电池组件和装配来提高其能量密度。“电池的另一个挑战始终是包装，”他补充道。“你需要密封它们，保持它们小，并确保它们在真实世界中的功能与手套箱中一样好。”