Miten ohutkalvoakut toimivat?

Ohutkalvoparistojen kehittämisen ansio kuuluu tohtori John Batesin johtamalle tutkijaryhmälle. He tekivät yli vuosikymmenen ajan tutkimusta Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa ohutkalvoakun kehittämiseksi. Perinteiset paristot ovat suuria ja joustamattomia, joten ne eivät sovellu käytettäväksi paikoissa, joissa on tilaa. Toinen tekijä on energian ja painon suhde, joka on melko alhainen tavanomaisille paristoille.

Ohutkalvoparistoille ominaisia ​​ominaisuuksia ovat kaikki puolijohderakenteet. Ne voidaan muodostaa mihin tahansa muotoon tai kokoon ja ne ovat täysin turvallisia kaikissa käyttöolosuhteissa. Näitä erityisiä paristoja voidaan käyttää myös laajemmalla käyttölämpötila -alueella. Kaikkien puolijohderakenteidensa ansiosta ohutkalvoakut kestävät jopa 280 asteen tai 586 asteen Fahrenheit -lämpötilan ilman häiriöitä.

Tämä tekee ohutkalvoparistoista juotettavia yhdessä muiden elektronisten komponenttien kanssa juotosvirtausprosessissa elektronisten piirien kokoamiseksi. Tässä prosessissa kaikki komponentit kuumennetaan lämpötilaan, jossa juote tyypillisesti sulaa ja virtaa jokaisen komponentin liittämiseksi painettuun piirilevyyn. Koska tämä lämpötila on noin 250–280 celsiusastetta, 482–586 astetta Fahrenheit, tavanomaiset orgaanisia nestemäisiä yhdisteitä sisältävät paristot eivät pysty selviytymään, ja siksi ne on lisättävä manuaalisesti, kun kokoonpano on ehtinyt jäähtyä. Tämä ohutkalvoakkujen ainutlaatuinen ominaisuus on ansainnut heille nimen elektroniikkaakku.

Ohutkalvopariston rakenne on hyvin yksinkertainen. Eri kerrokset kerrostetaan haihduttamalla tai sputteroimalla, menetelmä, jota yleisesti käytetään puolijohdeteollisuudessa. Katodi on yleensä suuri pinta ja se on päällystetty elektrolyyttikerroksella, jonka päälle anodi kerrostetaan. Elektrolyyttinen kerros eristää koko katodin anodista. Pohja tai alusta pohjassa ja pakkaus päällä suojaavat akkua vaurioilta. Alustasta ja pakkausmenetelmästä riippuen akun kokonaispaksuus voi olla jopa 0.35–0.62 mm. Koska akku voidaan valmistaa missä tahansa muodossa ja koossa, voidaan kohdistaa mihin tahansa tiettyyn tilaan, energiaan ja tehoon.

Elektroniikkaakku pystyy toimittamaan sähköä suurilla virrantiheyksillä hyvän katodin käyttöasteen vuoksi. Virrantiheys ja siten purkauskapasiteetti riippuvat katodin pinta -alasta. Ohuella kalvoparistolla on hyvä katodikoko, ja se voi tuottaa suuren energian määrätyllä purkausnopeudella.

Käytännöllinen esimerkki ohutkalvoakusta on litiumakku. Anodi on metallinen litium, jossa on litiumkobolttioksidikatodi. Tämä järjestely mahdollistaa ladattavat akut, joita voidaan ladata enintään 4.2 volttiin ja purkaa aina 3.0 volttiin asti. Litiumioniakkujen kapasiteetti ilmaistaan ​​virran määrällä, jonka akku voi antaa tietyn ajan tunteina, ja se on merkitty AH: lla tai mAH: lla. Ohutkalvoparistojen energia ilmoitetaan jännitteen ja sen tuottaman varauksen tulona, ​​WH tai mWH.