研究快讯！3-D形状的新型电池！

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马里兰大学(University of Maryland)的工程师们已经研制出了一种薄型电池，它是由数百万块精心构造的方形英寸的“微型电池”组成。每个微电池的形状就像一个很高的、圆形的房间，这样就可以提供很大的表面积。而纳米薄电池层在像墙壁一样的三维空间上面组装。薄层和大表面积一起能够产生很高的功率和高能量。这一新电池被称为“3-D电池”，因为每个微型电池都有明显的3-D形状。

这些3-D电池将传统的平面薄膜固态电池推向了三维。平面电池是一层单层的平板电池，起着阳极、电解质、阴极和电流收集器的作用。

但是为了制造3-D电池，研究人员在硅中钻出了一些狭窄的孔，孔的直径不超过蛛丝的一束，但要深很多倍。电池材料被涂在深孔的内壁上。3-D微型电池的壁面增加了，从而提供更多的能量，而薄层显著地增加了传递的功率。这个过程比它的扁平对应物稍微要复杂和昂贵一些，但是在相同的碳接触面积下，这种做法会产生更多的能量和更高的功率。

十多年来，电池研究人员已经知道了这种三维电池设计的功率和能量优势，但是在最近马里兰大学的NEES团队取得成功之前，别的科学家对于这方面的制造和测试一直都没有成功。这是因为他们想要使用一种名为“原子层沉积”的技术，在这种技术中，每层只有几个原子厚。对于电池的每个部分，每种材料都被加热，直到原子产生一层细雾，其在形状上沉降，紧密地附着在一层细细的薄层中。以这种方式制造电池，能确保每层都与孔的两侧一致，没有气泡或者无涂层空间。

马里兰州大学的助理研究科学家，同时也是研发3D微电池的团队成员之一的Keith Gregorczyk说，这篇论文明确地证明了“能量密度和功率密度是随着表面积的增加而增加的”。

这项研究的首席研究员Gary Rubloff说：“这种电池的一个巨大优势是它是固态的，这意味着它不像传统的锂电池那样含有易燃液体。由于它的制造过程与半导体芯片的制造过程相同，它可以直接集成到各种设备中，例如：健康监视器、手机以及许多其他应用程序。”

Rubloff是纳米结构电力储能(NEES)的主管，该机构获得了美国能源部能源前沿研究中心资助的2520万美元。Rubloff还是马里兰纳米中心的创始董事，同时他也是一名杰出的大学教授，在材料科学与工程系、系统研究所、电子与应用物理研究所任职。

之前，《ACS Nano》杂志发表的文章也对3d固态电池及其潜力进行了描述和分析。

原文来自phys，原文题目为A new dimension for batteries，由材料科技在线汇总整理。