本发明专利技术涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种超低温板载微能源系统，是一种用于超低温环境下集成电路板的微能源，可用于解决超低温环境下集成电路板的电力供应问题。超低温板载微能源系统，是直接加工在集成电路板上的微电池，微电池的负极为金属锂，微电池的正极为TiO2纳米管阵列微电极，电解液为在-40℃时仍不凝固仍具有导电性的LiBF4/PC电解液，所述微电池无隔膜。本发明专利技术可以作为板载微能源系统使用，在-40℃条件下为微电子器件、集成电路板、微传感器提供必要的电力供应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种超低温板载微能源系统。用于超低温环境下集成电路板的微能源，解决超低温环境下集成电路板的电力供应问题。
技术介绍
我国北方冬季最低气温可达到-40°C，在西藏高原地区，-40°C的气温也是比较常见；在南北极的科学考察中，_40°C的气温也是比较常见的。在这些地区，一些无人维护的仪器和设备的电力供应问题比较突出。 这些免维护仪器和设备具有监视当地气象、环境、人员等信息的功能，对科研、军事都具有重要的意义。 免维护仪器的电源供应问题比较突出，比较合适的解决方案是在集成电路板上集成微电源系统。对微电源系统的主要要求是在_40°C环境下可以正常工作。很明显，水系二次电池是不能满足这一条件的，适合的电池系统主要是两类，一类是核电池，另一类就是锂电池。 一般的锂电池可以在-10°C以上的温度下正常工作，比如碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯，但是在-40°C下，一般的电解液体系都会凝固。此外，在_40°C下，大部分电极材料的电化学性能都有所衰减。
技术实现思路
本专利技术要解决上述技术问题，从而提供一种超低温板载微能源系统，它能在_40°C的环境下正常工作。 本专利技术解决上述问题的技术方案如下:一种超低温板载微能源系统，负极为金属锂，正极为T12纳米阵列微电极，电解液为LiBF4/PC,所述超低温板载微能源系统无隔膜。 微电池的负极为金属锂:在-40°C的条件下，常温下通常使用的电池性能会严重衰减，影响因素主要是负极碳基材料，本专利技术直接使用金属锂，能够最大程度的保证负极的性能；原则上，在任何温度下都是金属锂的放电性能是最好的；微电池的正极是T12纳米阵列微电极:板载微能源系统，是直接加工在集成电路板上的微电池，要求具有可加工性，一般的传统正极材料可加工性不好，但是，T12纳米管微阵列电极可以直接在钛箔金属上加工而成，加工后的纳米管微阵列电极可直接压制到板载微能源系统上；电解液为0.0lM LiBF4/PC电解液:该电解液在-40°C仍然具有一定的导电性，不凝固；该微电池体系不适用隔膜:1)不使用隔膜，这保证了可加工性同时还能避免引入隔膜产生的高内阻；2)金属锂的使用，最大限度保证负极低温性能的同时，又能避免碳材料存在的结构崩溃现象(PC共嵌入引起的)； 正极为T12纳米管阵列微电极:纳米结构的大比表面积保证了低温下的放电性能。 作为上述技术方案的优选，所述电解液为0.005?0.05M LiBF4/PC电解液。 作为上述技术方案的优选，所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。 本专利技术的另一个目的是提供一种T12纳米阵列电极的制造方法。 具体技术方案如下:在含F有机醇和水的混合溶液中，以钛箔作为工作电极，以金属钼作为辅助电极，通过交变的直流电对钛箔进行表面刻蚀处理，然后再在450°C下加热刻蚀处理后的电极，得到纳米阵列电极。 本专利技术的还一个目的是提供一种超低温板载微能源系统的制造方法。 技术方案具体为:在含F有机醇和水的混合溶液中，以钛箔作为工作电极，以金属钼作为辅助电极，通过交变的直流电对钛箔进行表面刻蚀处理，然后再在450°C下加热刻蚀处理后的电极，得到纳米阵列电极；在加工好的带有导线的硅片上通过微加工方法形成凹槽，在凹槽底部放置金属锂片，在锂片上侧放置带孔小硅片，然后注入电解液，最后在最外侧放置所述纳米阵列电极，构成所述超低温板载微能源系统。 本专利技术具有以下有益效果:本专利技术涉及一种锂电池体系，可以在-40°C温度下工作，可以作为板载微能源系统使用，在-40°C条件下为微电子器件、集成电路板、微传感器提供必要的电力供应。电池在低温下可以维持运行，放电后可以在常温下进行充电。 【附图说明】 图1是本专利技术在电镜下的照片；图2是本专利技术的结构示意图；图3是本专利技术的顶视图；图中，1-负极，2-电解液，3-正极，4-导线。 【具体实施方式】 本【具体实施方式】仅仅是对本专利技术的解释，并不是对本专利技术的限制。本领域技术人员在阅读了本专利技术的说明书之后所作出的任何改变，只要在权利要求书的范围内，都将受到专利法的保护。 如图1-3所示，一种超低温板载微能源系统，是直接加工在集成电路板上的微电池，负极I为金属锂，正极3为T12纳米阵列微电极，电解液2为LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。如图2所示，所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极I全嵌入到硅片中，正极3至少有部分裸露。图3是顶视图，此时只能看到正极T12纳米阵列微电极。根据Ahhrennius公式可以估算出板载微能源的能量密度在2-5mAh/cm2/mm,可以满足极度严寒条件下的特种需要。 微电池电极及微电池制备方法简述:在含F有机醇和水的混合溶液中，以钛箔作为工作电极，以金属钼作为辅助电极，通过交变的直流电对钛箔进行表面刻蚀处理，然后再在450°C下加热刻蚀处理后的电极，即可得到纳米阵列电极。 在加工好的带有导线的硅片上通过微加工方法形成凹槽，在凹槽底部放置金属锂片，在锂片上侧放置带孔小硅片，然后注入电解液，最后在最外侧放置纳米阵列T12电极，即可构成微电池。 测试过程为:锂片电极作为负极，T12作为正极，在1.0-2.5V范围内在0.0OlmA电流密度下在不同温度下测试微电池的容量。 实施例1:一种超低温板载微能源系统，负极为金属锂，正极为采用直流脉冲腐蚀技术结合热处理的后处理技术制备的T12纳米阵列微电极，电解液为0.005M LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。在_40°C环境下，可逆充放电容量为4.3mAh/Cm2/mm，循环次数为300 次。 实施例2:一种超低温板载微能源系统，负极为金属锂，正极为采用直流脉冲腐蚀技术结合热处理的后处理技术制备的T12纳米阵列微电极，电解液为0.05M LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。在_40°C环境下，可逆充放电容量为2.0mAh/Cm2/mm，循环次数为100 次。 实施例3:一种超低温板载微能源系统，负极为金属锂，正极为采用直流脉冲腐蚀技术结合热处理的后处理技术制备的T12纳米阵列微电极，电解液为0.02M LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。在_40°C环境下，可逆充放电容量为2.9mAh/Cm2/mm，循环次数为152 次。 实施例4:一种超低温板载微能源系统，负极为金属锂，正极为采用直流脉冲腐蚀技术结合热处理的后处理技术制备的T12纳米阵列微电极，电解液为0.0lM LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。在_40°C环境下，可逆充放电容量为4.95mAh/cm2/mm，循环次数为700次。在_50°C下，可逆充放电容量为2.lmAh/cm2/m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超低温板载微能源系统，是直接加工在集成电路板上的微电池，其特征在于：负极为金属锂，正极为TiO2纳米阵列微电极，电解液为LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。
【技术特征摘要】
1.一种超低温板载微能源系统，是直接加工在集成电路板上的微电池，其特征在于:负极为金属锂，正极为T12纳米阵列微电极，电解液为LiBF4/PC，所述超低温板载微能源系统无隔膜。2.根据权利要求1所述的一种超低温板载微能源系统，其特征在于:所述电解液为0.005 ?0.05M LiBF4/PC 电解液。3.根据权利要求1所述的一种超低温板载微能源系统，其特征在于:所述超低温板载微能源系统半嵌入在硅片中；其中，负极全嵌入到硅片中，正极至少有部分裸露。4.T12纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，徐艳辉，吕猛，郭雷，
申请(专利权)人：湖州创亚动力电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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