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这是广泛使用的最小电池吗?

来源: edn
2023-02-03
类别:业界动态
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文章创建人 拍明芯城

  无论您的数据采集系统功耗有多低,它仍然需要能源。您可能能够实现某种能量收集方案(尽管由于许多原因通常不切实际),因此分立电池或超级电容器可能是唯一可行的选择。

  该电池可能比整个电路大,并成为设计的主要物理特征以及对封装尺寸的限制。电池的结构和性能在物理或电气上都不容易放大或缩小,尽管它们的能量容量(瓦特小时)与给定化学物质的体积大致成正比。

  那么,如果你需要一个非常非常小的电池,而没有商业上的东西,你会怎么做呢?你做任何优秀的工程团队都会做的事情:你设计和制造你自己的。这就是研究人员 太平洋西北国家实验室 在美国陆军工程兵团运营的一个渔业项目中为鲑鱼标签做了,以跟踪鲑鱼的洄游路径。标签的电子设备缩小到可以选择注射跟踪器而不是通过手术插入的程度;后一种选择对鱼来说更耗时、成本更高且压力更大。

  他们设计的微电池(见”电池小到可以注入,能量足以跟踪鲑鱼“)以锂为阳极,以氟化碳为阴极,是一个米粒大小的圆柱体,长6毫米,宽3毫米,重70毫克(见下图)。为了保持较低的内部阻抗 - 对电池作为微电源的性能至关重要 - 它分层制造以增加内表面积。作为一个额外的挑战,它必须在鱼经常喜欢的较低温度下高效。

  

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  能量容量不大,但对于任务来说仍然足够了:数百个这样的6×3毫米电池正在使用中,并为可注射的鱼标签供电(由太平洋西北国家实验室提供)。

  虽然新闻稿没有具体说明这种微小电源的能量容量,但它确实说这种化学物质和技术的密度约为240 W-Hr / kg,远大于更常见的氧化银,后者储存约100 W-Hr / kg。做一点数学计算,我计算出它的能量容量约为17 mW-Hr - 当然不多,但显然足以让发射器每三秒发送一次744微秒的信号突发,持续三周。(这也是超低功耗电路设计的一个令人印象深刻的演示;我们不要忽视该项目的这一方面。

  当我第一次看到关于这个微型电池的标题时,我以为这是实验室或大学的实验开发和可行性演示,也许在电解质或其他专有技术中使用了两个超微小的、不同的金属探针——那种引人注目的项目,其中一个或几个设备实际上已经制造和评估(这没有错, 当然)。但新闻稿说,已经制造了大约1000个这样的单元,其中700个已经在注入标签中使用 - 这是一个真正的现实检查。虽然电池是使用简要描述的精确分层技术手工制作的,但在我看来,如果需要,制造过程可以自动化(当然,这对我来说很容易说!

  您是否看到实际使用中具有可比数量的较小电池?当时的情况是什么,底层技术是什么?

  PNNL的人有一个问题:如果你不小心抓住了其中一条鲑鱼并吃掉了电池,会发生什么?除了任何医疗影响,你成为数据集的一部分吗?


责任编辑:David

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标签: 最小电池

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