All-Solid-State Dünnschicht-Lithium/Lithium-Ionen-Mikrobatterien zur Energieversorgung des Internets der Dinge

Da die Welt in die Ära des Internets der Dinge (IoT) eintritt, werden zahlreiche miniaturisierte elektronische Geräte, die autonome Mikrokraftquellen benötigen, mit dem Internet verbunden. All-solid-state Dünnschicht-Lithium/Lithium-Ionen-Mikrobatterien (TFBs), die die Architektur von Festkörperbatterien und die Dünnschichtfertigung kombinieren, gelten als ideale On-Chip-Stromquellen für IoT-fähige mikroelektronische Geräte. Im Gegensatz zu kommerzialisierten Lithium-Ionen-Batterien befinden sich TFBs jedoch noch in einem unreifen Zustand, und neue Fortschritte in Material, Fertigung und Struktur sind erforderlich, um ihre Leistung zu verbessern. In diesem Überblick werden der aktuelle Stand und die bestehenden Herausforderungen von TFBs für die praktische Anwendung in internetverbundenen Geräten für das IoT diskutiert. Jüngste Fortschritte bei der Dünnschichtabscheidung, den Elektroden- und Elektrolytmaterien, der Schnittstellenmodifikation und dem Design von 3D-Architekturen werden umfassend zusammengefasst und diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf modernen Strategien zur Verbesserung der arealen Kapazität und der Zyklusstabilität von TFBs liegt. Darüber hinaus sollte das Design der nächsten Generation von TFBs, um geeignete Stromquellen für IoT-Geräte zu sein, mehrere Funktionalitäten berücksichtigen, einschließlich eines breiten Betriebstemperaturbereichs, guter Flexibilität, hoher Transparenz und Integration mit Energiesammelsystemen. Perspektiven für das Design praktisch zugänglicher TFBs werden präsentiert, die die zukünftige Entwicklung zuverlässiger Stromquellen für IoT-Geräte leiten können.