轉自：科技日報        

　　通過(guò)結合3D全息光刻和2D光刻技術(shù)，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校的科學(xué)家日前開(kāi)發(fā)出一種適用于大規模集成電路的高性能3D微電池。研究人員稱(chēng)，這種微型高能電池具有極其優(yōu)異的性能和可擴展性，為人們提供了無(wú)限的想象空間，有望讓很多設備小型化應用成為現實(shí)。相關(guān)論文發(fā)表在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上。

　　負責此項研究的伊利諾伊大學(xué)材料與工程學(xué)教授保羅·布勞恩說(shuō)，由于小型化儲能技術(shù)一直以來(lái)都是一個(gè)難題，微型設備通常都由片外電池或電源提供能源。其難點(diǎn)主要在于3D電極，這種電極十分復雜，在普通電池上實(shí)現的難度都比較大，更不用說(shuō)片上集成。新技術(shù)成功突破了難關(guān)，讓很多重要的應用成為了可能。

　　論文第一作者、伊利諾伊大學(xué)材料與工程學(xué)院研究生寧海龍（音譯）稱(chēng)，他們采用了一種能夠與現有微電子制造高度兼容的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出這種微型3D鋰離子電池。在制造電極時(shí)，他們先用3D全息光刻技術(shù)來(lái)界定電極的內部結構，再用2D光刻技術(shù)塑造電極的外部形狀。借助3D全息光刻技術(shù)，研究人員通過(guò)光束創(chuàng )建出完美的三維結構，讓這種微型電池獲得了性能優(yōu)異的多孔電極，有助于電池內部電子和離子的快速傳導。

　　這種方法的顯著(zhù)優(yōu)勢在于，能讓人們對與電池能量、功率密切相關(guān)的參數進(jìn)行靈活的調整，如電極的大小、形狀、表面積、孔隙率和彎曲狀態(tài)等。這為下一代芯片儲能設備的設計制造鋪平了道路。

　　雖然3D全息光刻技術(shù)需要對光束進(jìn)行十分精確的控制，但最近的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)大幅縮減了整個(gè)過(guò)程所需的光學(xué)器件，僅需一個(gè)單一光束和一個(gè)標準的光刻過(guò)程就能滿(mǎn)足制造這種微電池的需要。

　　伊利諾伊大學(xué)材料工程學(xué)教授約翰·羅杰斯說(shuō)，該技術(shù)讓這種電池獲得了高度的可擴展性和在微電子制造過(guò)程中的兼容性。在結合如錫等高能材料后，還能提供激動(dòng)人心的新功能，其中就包括高容量和良好的循環(huán)壽命，這種電池將為片上設備提供安全可靠的能源。

　　布勞恩說(shuō)，這種小型化、高能量和大功率片上電池將讓自主微尺度致動(dòng)器、分布式無(wú)線(xiàn)傳感器、發(fā)射器、監視器以及便攜式、可植入醫療設備等獲得長(cháng)足的發(fā)展。