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利用可充电薄膜存储器件设计电源-方案运用

时间:2023-08-05 12:07:00

电池为工程师提供了一个独特的组件,可用于为电路设计设计电源。薄膜器件具有超级和传统的许多优点,是半导体器件,可简化电路集成,同时提供高能量密度,放电速率和生命周期。工程师可以使用Cymbet和Infinite Solutions等供应商提供的可充电薄膜存储设备来增强设计。

这些器件将超级电容器中的高电流与电池的能量密度和低漏电流相结合。与传统的可充电电池相比,薄膜电池可以实现更多的放电/充电周期 - 在100%放电深度时更高一个数量级,在10%放电深度下可以达到两个数量级。薄膜电池的体积小于超级电池或标准电池,并且泄漏几乎为零。此外,这些器件可视为电路的永久性附加物,为其提供的电路的有效寿命提供可再充电电源。

通过气相沉积在基板上形成(图1A),完成层的整个高度确实很薄,为10-15μm。当Li离子从阳极扩散到阴极膜时,薄膜存储装置产生电力,移动通过通常由锂磷氮氧化物(LiP,图1B)制造的固体电解质层。该过程是可逆的,因此电池可以再充电,并且Li离子通过反转电流恢复到阳极。

利用可充电薄膜存储器件设计电源

图1:(A)通过气相沉积在基板上制造的薄膜电池的横截面的显微照片; (B)横截面的示意图,其中箭头示出了锂离子从阳极到阴极通过固体电解质的扩散路径。 (电化学学会提供。)在实践中,商用薄膜电池是包含多层的复杂半导体器件(图2)。与传统的锂离子电池一样,薄膜电池在其完全放电容量的宽中间范围内保持相对平坦的电压输出(图3)。

利用可充电薄膜存储器件设计电源

图2:商用薄膜存储设备是围绕阳极,电解质和阴极的基本分层结构构建的复杂半导体。 (由Infinite Power Solutions提供。)

利用可充电薄膜存储器件设计电源

图3:薄膜电池展示了锂离子电池的典型特性,在其放电容量的宽中间范围内提供接近恒定的电压输出。 (由Infinite Power Solutions提供。)

与传统的锂离子电池不同,薄膜电池可以以更高的速率充电。例如,无限电源解决方案THINY 201-10P可以40 C的速率充电至50%容量,而传统锂离子电池的建议充电速率约为2 C或更低。由于1 C是相对于电池在一小时内的全部容量的充电或放电速率,因此对于额定为1.0 mAh的MEC201-10P充电的40 C速率对应于40 mA充电电流。然而,工程师需要考虑这些设备的温度依赖性。在环境温度每升高10°C(或降低)时,电池阻抗上升(或下降)两倍。反过来,最大放电电流和充电速率可随温度显着变化。

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