Serially integrated high-voltage and high power miniature batteries

电池(电) 阳极 功率密度 阴极 电气工程 高压 光电子学 脉冲功率 功率(物理) 电极 材料科学 电压 储能 电流密度 工程类 物理 量子力学
作者
Sungbong Kim,Arghya Patra,Ryan R. Kohlmeyer,Seongbin Jo,Xiujun Yue,Alissa C. Johnson,Chadd Kiggins,Beniamin Zahiri,Keunhong Jeong,Jahyun Koo,Taewook Kang,Peng Sun,John B. Cook,James H. Pikul,Paul V. Braun
出处
期刊:Cell reports physical science [Elsevier]
卷期号:4 (1): 101205-101205
标识
DOI:10.1016/j.xcrp.2022.101205
摘要

Accessing high voltages (>9 V) and high power density in microbatteries with volumes below ∼0.25 cm3 is challenging. At such scales, energy density and voltage are highly constrained by packaging and serial integration of cells. Here, we demonstrate hermetically sealed, durable, compact (volume ≤ 0.165 cm3) batteries with low package mass fraction (10.2%) in single- (∼4 V), double- (∼8 V), and triple-stacked (∼12 V) configurations with energy densities reaching 990 Wh Kg−1 and 1,929 Wh L−1 (triple-stacked battery discharged at C/10) and high power density for continuous and pulsed discharge (∼124 mW cm−2 for triple-stacked battery at C/2 continuous discharge, ∼75 mW cm−2 for double-stacked battery at 2C pulsed discharge). We achieve the high voltage-power-energy density landscape by using current collectors as the package and serial stacking of bifancial dense electrodeposited LiCoO2 cathode, Li-metal anode electrodes. Our microbatteries power wireless communication electronics, motors, and actuators, paving the way toward highly functional microdevices.
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