避免纳米级锂电池中的电解质故障

MEMS器件可以小到几十微米(即大约是人类头发宽度的十分之一)，已经被提出用于医学和工业监测中的许多应用，但它们通常需要一个小的，长寿命的，用于电源的快速充电电池。目前的电池技术使得制造远小于毫米的这些机器成为不可能-大多数是电池本身-这使得这些设备非常低效。

NIST研究员AlecTalin及其同事创造了一个名副其实的森林-大约7微米高，800纳米宽的固态锂离子电池，看看它们用现有材料制造的尺寸有多小，并测试它们的性能。

从硅纳米线开始，研究人员沉积了各种厚度的金属层(用于接触)，阴极材料，电解质和阳极材料，以形成微型电池。他们使用透射电子显微镜(TEM)观察整个电池的电流流动，并观察其内部的材料在充电和放电时会发生变化。

该团队发现，当电解质薄膜的厚度低于约200纳米的阈值时，电子可以跳过电解质边界而不是通过导线流到器件并流到阴极。短路通过电解质的电子-短路-导致电解质分解并且电池快速放电。

“目前还不清楚的是电解液发生故障的原因，”塔林说。“但显而易见的是，如果我们打算制造更小的电池，我们需要开发一种新的电解质。主要材料LiPON不能用于制造实用的高能量密度可充电电池所需的厚度MEMS“。

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