Científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado una microbatería de alto rendimiento con el objetivo de integrarla a gran escala en chips para que estos sean independientes de una fuente de energía externa. Un avance que se ha logrado gracias a la combinación de la litografía 3D y la fotolitografía.
La clave del desarrollo, refieren los investigadores, radica en el control de la fabricación de los electrodos de la batería de apenas 10 micras de espesor (0,01 milímetros) con la capacidad, de momento, de suministrar energía a un LED.
“Esta microbatería 3D tiene un rendimiento y una escalabilidad excepcionales, y creemos que será importante para muchas aplicaciones”, dijo Paul Braun, responsable de la investigación.
“Los dispositivos a micro escala utilizan normalmente energía cuyo suministro es externo a los chips, debido a las dificultades en la miniaturización de las tecnologías de almacenamiento de energía. Una batería miniaturizada de alta energía y potencia para chips resultará muy conveniente para el desarrollo de actuadores autónomos a microescala, sensores y transmisores distribuidos inalámbricos, monitores y dispositivos médicos portátiles e implantables”.
Debido a la complejidad de los electrodos generalmente resulta difícil fabricar este tipo de baterías, y mucho más integrarlas de manera escalable en un chip. En este proyecto, hemos desarrollado un método eficaz para fabricar microbaterías 3D de iones de litio con alto rendimiento, mediante procesos altamente compatibles con la fabricación de microelectrónica, comentaron los desarrolladores.
La litografía holográfica 3D les permitió definir la estructura interior de los electrodos, y por su parte la fotolitografía 2D hizo posible crear la forma deseada de cada electrodo.
“Este trabajo combina así conceptos importantes de fabricación, caracterización y modelado, y demuestra que la energía y la potencia de la microbatería están fuertemente relacionadas con los parámetros estructurales de los electrodos, como su tamaño, su forma, su superficie o su porosidad . Un aspecto clave de este nuevo método es que todos estos parámetros pueden ser controlados fácilmente durante las fases de la litografía, lo que ofrece una flexibilidad única para el diseño de la próxima generación de chips con dispositivos de almacenamiento de energía”. agrego.
Esta investigación se suma a la que hace unas semanas pudimos informales sobre la computadora más pequeña del mundo, de tan solo dos milímetros de diámetro y su microprocesador de una celda de un milímetro cuadradro que lo alimenta.
Referencia: PNAS