ניו-טק מגזין | דצמבר 2017

Power Solutions מוסף מיוחד

סוללות אלו, בעלות הממדים הקטנים, מיועדות למערכות מיקרו כגון משתלים, חיישנים ו"כרטיסים חכמים"." הדגימה כבר את הוכחת imec חברת LMO ההיתכנות, כאשר האלקטרודות ( ) עברו ציפוי במערכים של עמודי LTO ו- ) שנוצרו micro pillar array מיקרו ( באמצעות ליתוגרפיה. פיליפה ווקריקן: "אנחנו עובדים גם על חלופה לליתוגרפיה, כך שאפשר יהיה לייצר את המבנים של עמודי המיקרו בעלות נמוכה יותר. לצורך זה נשתמש בתהליך הנדסי מבוסס על סרט, שגם יהפוך את הסוללה לגמישה. בשלב מאוחר יותר נשדרג עוד את טכנולוגית הסרט הדק לקבלת אנרגיה רבה יותר וצפיפויות עוצמה גבוהות יותר, כך שהיא תהיה מתאימה, למשל, עבור יישומים אלקטרוניים ניידים וגמישים". החומר האלקטרוליטי ממלא תפקיד חשוב בפיתוח סוללות עם יכולות גדולות יותר של קיבולת אחסון. ככל שחומרים אלקטרוליטיים יקבלו יכולות גבוהות יותר של מוליכות יונים, יופיעו אפשרויות ארכיטקטורות חדשות של סוללות עם אלקטרודות, שהעובי שלהן יוכל לגדול באופן מתמיד ולכן, תהיה להם גם קיבולת אחסון גבוהה יותר (חומר רב יותר באלקטרודות). המשמעות של המוליכות הגדולה יותר של החומר האלקטרוליטי היא שיוני הליתיום יוכלו לגשר על מרחק גדול יותר. בחומרים האלקטרוליטיים של , LiPON המצב המוצק הקיים היום (כגון, מלח ליתיום פוספט עם אילוח של חנקן) אנחנו יכולים להגיע לערכי מוליכות סימנס לס"מ, 10-6 עד 10-7 פנימית של שהמשמעות שלהם היא ששכבת החומר 1 האלקטרוליטי מוגבלת לעובי מרבי של מיקרו מטר. כדי שמצברים בטכנולוגיה זו יתאימו למכוניות חשמליות או לאחסון 10-3 בייתי אנו זקוקים לערכי מוליכות של סימנס לס"מ. 10-2 עד , imec פיליפה ווקריקן: "אנחנו ב- משקיעים מאמצים רבים מאוד בפיתוח של חומר אלקטרוליטי מוצק. אנחנו משקיעים חומר ננו אלקטרוליטי מרוכב

« ביצועי טעינה/ פריקה של סוללה מרוכבת של אבקה (בקו מלא). הקיבולת :3 איור מהקיבולת של תא זהה עם אלקטרוליט נוזלי (קו מרוסק). הנתונים נמדדו 50% היא .)KU Leuven - ו imec( Xubin Chen על ידי

של סוללה או מצבר מרוכב של אבקת מצב מוצק. במצבר, מבני האלקטרודות מיקרו 70- עבים יותר בהרבה (יותר מ מטר) וכתוצאה מכך קיבולת המצבר גדלה יותר בהרבה. המשמעות של החומר האלקטרוליטי החדש עם מוליכות יונים המגיעה ליותר ממילי סימנס לס"מ, היא שיוני הליתיום יכולים לגשר על המרחקים שבין האלקטרודות. פיליפה ווקריקן: "בעזרת התא הזה אנו מתכוונים להגיע ליכולות של קיבולת בסדר גודל של אמפר- שעה. המשמעות היא שאפשר להשתמש בהם בסוללות של מערכות אלקטרוניות ניידות (כמו מחשבים ניידים או מצלמות), וכן עבור מצברים של מכוניות חשמליות בעתיד ובמערכות אחסון חשמל ביתיות עבור רשת החשמל. ובאופן כזה, על ידי שימוש במצברים של המצב המוצק, נוכל להציע חלופות בטוחות יותר לסוללות ולמצברי יוני ליתיום "רטובים". כל אלו יהפכו להיות נכס משמעותי עבור יישומים כדוגמת המכונית החשמלית. בנוסף, יתאפשר גם להפוך את הסוללות והמצברים האלו לקומפקטיים יותר מאשר הסוללות והמצברים של יוני ליתיום "הרטובים"

מאמצים בפעילות הנדסית על חומרים בהיקף גודל של ננו, על מנת לקבל מוליכות יונים גבוהה. למשל, אנו משתמשים בסיליקה נקבובית ברמת ננו, חומר שאתו יש לנו ניסיון רב מאוד בתעשיית השבבים. כאשר משלבים את החומר הזה עם מלח ליתיום, לחומר מרוכב, אפשר לקבל הולכה מהירה יותר של יונים מפני שיוני הליתיום נעים דרך החומר הזה לאורך פני השטח של הסיליקה. המוליכות גדלה עוד באמצעות מה שאנו מכנים "מגבלת הנקבוביות", שהיא "נעילה" של יוני הליתיום במבנה הנקבובי. התוצאה של "מגבלת נקבוביות" זו, היא שתכונות החומר בכללותו משתנות. באמצעות שיטה זו הצלחנו לפתח חומר ננו אלקטרוליטי מרוכב עם מוליכות של כמה מילי- סימנס לס"מ, בטמפרטורת החדר, וזה יותר ממספיק כדי לייצר סוללה או מצבר בקיבולת גבוהה בהתבסס על אלקטרודות אבקה." מצבר אבקה מרוכב עבור מערכות אחסון גדולות עם החומר האלקטרוליטי הזה, הגיעו החוקרים לנקודת מעבר והחלו בפיתוח

New-Tech Magazine l 70