三维微电池:薄如纸 大容量 快充电

楠楠

在银行卡里配置微型CPU、液晶显示器和键盘，内置超薄微型电池，像电脑一样可视、操作。去年以来，一种超级金融IC卡大出风头成为智能卡的潮流新宠。但是，研发小身材、大容量的微型电池技术却成为限制超级金融IC卡普及和使用的一个短板。
记者近日从南京理工大学了解到，该校夏晖副教授带领的课题组首创了一种三维纳米电极的制备方法，有望使三维微电池在保持一张A4纸厚度的前提下，相同面积的容量超出目前二维微电池的10倍。国庆前夕，该成果的相关论文发表在Nature系列杂志《自然-亚洲材料》上。
微型电池，也叫薄膜电池。不同于普通的锂离子电池，微电池以薄膜的形式依次沉积，整个电池的厚度只有10—20微米，设计成任意形状和大小集成在IC卡电路中，可循环充放电达上万次,也没有传统锂离子电池的爆炸风险。薄膜微电池除了能用在超级智能卡，在微电子机械系统（MEMS）、植入型医疗装置、微型传感器以及微型国防技术装备上具有广阔的应用前景。
目前，微型电池已成为全球研究热点。三维微电池是微型电池的发展趋势。但是构建自支撑三维纳米结构的正极材料仍然是未攻克的难点，制约了三维微电池的进一步发展。
夏晖课题组设计了一种两步水热合成方法，在金属衬底上成功制备出自支撑LiCoO2纳米线阵列，呈现出独特的“链条”结构，具有大的表面积和快速离子传输的性能，其单位面积的比容量是二维薄膜电极的10倍，并且同样能实现快速充放电。