南理工研制三维微电池取得新突破

　　从南京理工大学获悉，该校格莱特纳米科技研究所夏晖课题组在国内首创了一种三维纳米电极的制备方法，为三维微电池的构建提供了新思路和新方法。日前，该成果的相关研究论文发表在 Nature系列杂志《NPG Asia Materials》上。

　　课题负责人夏晖副教授介绍，不同于普通的锂离子电池，微电池以薄膜的形式依次沉积，整个电池的厚度只有10~20 微米，设计成任意形状和大小集成在IC卡电路中，可循环充放电达上万次,也没有传统锂离子电池的爆炸风险。薄膜微电池除了能用在超级智能卡，在微电子机械系统(MEMS)、植入型医疗装置、微型传感器以及微型国防技术装备上具有广阔的应用前景。

　　和二维微电池相比，三维微电池结构的设计通过利用空间高度实现单位面积较高的能量密度和功率密度，是目前微电子器件微型电源的研究热点。但是构建自支撑三维纳米结构的正极材料仍然是目前三维微电池研究的一个难点，它在很大程度上制约了三维微电池的进一步发展。

　　夏晖课题组设计了一种两步水热合成方法，在金属衬底上成功制备出自支撑LiCoO2纳米线阵列。该纳米线阵列由具有纳米尺寸的LiCoO2晶粒首尾相连组成，呈现出独特的“链条”结构，这种三维纳米线阵列，具有大的表面积和快速离子传输的性能，在单电极电化学性能的测试中，其单位面积的比容量可达到0.27 mAh/cm2，是二维LiCoO2薄膜电极的报道值的10倍，在单位面积比能量密度增加的同时，同样能实现快速充放电。

　　据预计，2015年全球微电池市场将超53亿美元,国外已经有多家公司实现了微电池产业化，而我国对微电池的研究起步较晚，仍未有相关企业从事该产品的大规模开发。南理工夏晖课题组三维正极纳米线阵列的成功研制，将进一步推进三维微电池的发展，为新一代高性能微电池的研发提供技术储备。