美研发3D电极微型电池 同时提升电池能量与功率密度

美国伊利诺大学香槟分校(University of Illinois-Urbana)开发出一种多孔(porous)3D电极，号称可同时提升目前锂离子电池的能量密度(energy density)与电流传输量(功率密度)。

今日的锂电池技术为了达到较高的能量密度，在电流传输量方面打了折扣；超级电容(super-capacitor)则是为了达到较高的电流负载量(为目前锂离子电池的2,000倍)而降低了能量密度(比锂电池低10倍)，使其无法做为大多数电子装置内的电池替代方案。


在锂离子电池内数百倍重复的多孔3D指叉式正极(左)与负极(右)，可同时提升能量密度与电流负载量(图片来源：伊利诺大学香槟分校)

而伊利诺大学香槟分校教授William King则表示，他们打造的纳米级指叉式3D正极与负极──以电化学沉积(electro-deposited)方式在多孔镍支架(nickel scaffold)上完成──将可让电池在能量密度与功率密度两方面都达到最佳效能。

King是与同校教授Paul Braun与博士候选人James Pikul共同进行以上研发专案；Braun负责设计电池负极材料，Pikul则与King一起设计正极材料。他们将两种材料结合在同样的微型电池原型中，证实新开发出的纳米级锂电池充电速度能比其他薄膜电池技术快1,000倍。

该种微型电池并号称能在尺寸上比传统电池小30倍，使其更适合应用于医疗植入装置、无线传感器节点等领域。

接下来，研究人员计划将开发出的正负极材料技术实际运用在电子装置中，并最佳化其生产制程；此研究专案是由美国国家科学基金会(NSF)与美国空军科研办公室(Air Force Office of Scientific Research)所赞助。