Lankstus akumuliatorius – buitinės elektronikos arterija ateityje

Gerėjant gyvenimo lygiui ir tobulėjant technologijoms lanksti elektronika susilaukia vis daugiau dėmesio. Lanksčių elektroninių technologijų pažanga gali iš esmės pakeisti gaminių formą sveikatos, nešiojamų, visko interneto ir net robotikos srityse ir turi didžiulį rinkos potencialą.

Gerėjant gyvenimo lygiui ir tobulėjant technologijoms lanksti elektronika susilaukia vis daugiau dėmesio. Lanksčių elektroninių technologijų pažanga gali iš esmės pakeisti gaminių formą sveikatos, nešiojamų, visko interneto ir net robotikos srityse ir turi didžiulį rinkos potencialą.

Daugelis įmonių investavo daug mokslinių tyrimų ir plėtros, viena po kitos ankstyvą naujos kartos technologijų diegimą ir naujų produktų kūrimą. Pastaruoju metu lankstieji mobilieji telefonai tapo mėgstama kryptimi. Sulankstymas yra pirmasis elektroninių gaminių žingsnis, norint pereiti nuo tradicinio standumo prie lankstumo.

„Samsung Galaxy Fold“ ir „Huawei Mate X“ pristatė sulankstomus telefonus, kurie yra tikrai komerciniai, tačiau visi jų sprendimai yra per pusę. Nors naudojamas visas lankstaus OLED ekrano gabalas, likusi dalis yra Įrenginio negalima sulankstyti ar sulenkti. Šiuo metu tikrasis lanksčių įrenginių, tokių kaip lankstieji mobilieji telefonai, ribojantis veiksnys yra nebe pats ekranas, o lanksčios elektronikos, ypač lanksčių baterijų, naujovės. Energijos tiekimo baterija dažnai užima didžiąją įrenginio tūrio dalį, todėl ji taip pat yra pati svarbiausia dalis siekiant tikro lankstumo ir lankstumo. Be to, nešiojamuose įrenginiuose, tokiuose kaip išmanieji laikrodžiai ir išmaniosios apyrankės, vis dar naudojamos tradicinės standžios baterijos, kurių dydis yra ribotas, todėl baterijos veikimo laikas dažnai aukojamas. Todėl didelės talpos, lanksčios lanksčios baterijos yra revoliucinis veiksnys sulankstomų mobiliųjų telefonų ir nešiojamų prietaisų srityje.

1. Lanksčių baterijų apibrėžimas ir privalumai

Lankstus akumuliatorius paprastai reiškia baterijas, kurias galima sulenkti ir naudoti pakartotinai. Jų savybės apima lankstumą, tempimą, sulankstymą ir pasukimą; tai gali būti ličio jonų baterijos, cinko-mangano arba sidabro-cinko baterijos, ar net superkondensatoriai. Kadangi lankstymo ir tempimo metu kiekviena lanksčios baterijos dalis patiria tam tikrą deformaciją, kiekvienos lanksčios baterijos dalies medžiagos ir struktūra turi išlaikyti našumą po kelių lankstymo ir ištempimo kartų. Natūralu, kad techniniai reikalavimai šioje srityje yra labai aukšti. Aukštas. Po to, kai dabartinė standi ličio baterija deformuosis, jos veikimas bus labai pažeistas ir netgi gali kilti pavojus saugai. Todėl lanksčioms baterijoms reikalingos visiškai naujos medžiagos ir konstrukcijos.

Palyginti su tradicinėmis standžiomis baterijomis, lanksčios baterijos pasižymi didesniu prisitaikymu prie aplinkos, atsparumo susidūrimams ir geresnės saugos. Be to, lanksčios baterijos gali paskatinti elektroninius gaminius tobulinti ergonomiškesne kryptimi. Lanksčios baterijos gali žymiai sumažinti išmaniosios aparatinės įrangos kainą ir apimtį, pridėti naujų galimybių ir pagerinti esamas galimybes, todėl naujoviška aparatinė įranga ir fizinis pasaulis gali pasiekti precedento neturinčią gilią integraciją.

2. Lanksčių baterijų rinkos dydis

Lanksti elektronikos pramonė laikoma kita pagrindine elektronikos pramonės plėtros tendencija. Spartaus jos vystymosi varomieji veiksniai yra didžiulė rinkos paklausa ir energinga nacionalinė politika. Daugelis užsienio šalių jau suformulavo lanksčios elektronikos tyrimų planus. Pavyzdžiui, JAV FDCASU planas, Europos Sąjungos projektas „Horizon“, Pietų Korėjos „Korėjos žaliųjų IT nacionalinė strategija“ ir kt., Kinijos gamtos mokslų fondo 12-asis ir 13-asis Kinijos penkerių metų planas taip pat apima lanksčią elektroniką kaip svarbią mokslinių tyrimų sritį. mikro nano gamyba.

Lanksčios elektroninės technologijos ne tik integruoja elektronines grandines, funkcines medžiagas, mikronano gamybą ir kitas technologijų sritis, bet ir apima puslaidininkius, pakuotes, bandymus, tekstilę, chemikalus, spausdintas grandines, ekrano plokštes ir kitas pramonės šakas. Tai paskatins trilijonų dolerių rinką ir padės tradiciniams sektoriams didinti pramonės pridėtinę vertę ir įnešti revoliucinių pramonės struktūros ir žmonių gyvenimo pokyčių. Remiantis autoritetingų organizacijų prognozėmis, lanksčios elektronikos pramonės vertė 46.94 m. sieks 2018 mlrd. JAV dolerių, o 301 m. – 2028 mlrd. JAV dolerių, o bendras metinis augimo tempas nuo 30 m. iki 2011 m. sieks beveik 2028 proc. staigus augimas.

Lanksti baterija – buitinės elektronikos arterija ateityje 〡 Mizuki Capital originalas
1 pav. Lanksti akumuliatorių pramonės grandinė

Lankstus akumuliatorius yra gyvybiškai svarbi lanksčios elektronikos srities dalis. Jie gali būti naudojami sulankstomų mobiliųjų telefonų, nešiojamų prietaisų, ryškių drabužių ir kitose srityse ir turi didelę rinkos paklausą. Remiantis „Markets and Markets“ paskelbta 2020 m. pasaulinės lanksčių baterijų rinkos prognozės tyrimo ataskaita, iki 2020 m. pasaulinė lanksčių baterijų rinka turėtų siekti 617 mln. JAV dolerių. Nuo 2015 iki 2020 m. lanksčios baterijos augs 53.68% metiniu augimo tempu. Padidinti. Numatoma, kad 280 m. nešiojamųjų prietaisų pramonė, kaip įprasta lanksčių baterijų pramonė, pristatys 2021 mln. vienetų. Tradicinei aparatūrai įžengus į kliūties laikotarpį ir naujoviškai taikant naujas technologijas, nešiojami įrenginiai pradeda naują spartaus vystymosi laikotarpį. Atsiras didelio masto lanksčių baterijų paklausa.

Tačiau lanksčių baterijų pramonė vis dar susiduria su daugybe iššūkių, o didžiausia problema yra techninės problemos. Lanksčių baterijų pramonė turi didelių kliūčių patekti į rinką, todėl reikia išspręsti daugybę klausimų, pavyzdžiui, medžiagų, konstrukcijų ir gamybos procesų. Šiuo metu daug tiriamųjų darbų dar tik laboratorinėje stadijoje, o įmonių, galinčių vykdyti masinę gamybą, yra labai mažai.

3. Lanksčių baterijų techninė kryptis

Techninė lanksčių ar tamprių baterijų gamybos kryptis daugiausia yra naujų konstrukcijų ir lanksčių medžiagų projektavimas. Visų pirma, yra šios trys kategorijos:

3.1.Plona plėvelė baterija

Pagrindinis plonasluoksnių baterijų principas yra naudoti itin ploną kiekvieno akumuliatoriaus sluoksnio medžiagų apdorojimą, kad būtų lengviau lenkti ir, antra, pagerinti ciklo veikimą modifikuojant medžiagą arba elektrolitą. Plonos plėvelės baterijos daugiausia yra ličio keramikos baterijos iš Taivano Huineng ir cinko polimerų baterijos iš Imprint Energy Jungtinėse Amerikos Valstijose. Tokio tipo akumuliatoriaus pranašumas yra tas, kad jis gali pasiekti tam tikrą lenkimo laipsnį ir yra itin plonas (<1 mm); trūkumas yra tai, kad IT negali ištempti, po apsisukimo greitai genda tarnavimo laikas, maža talpa (miliampervalandžių lygis), o savikaina didelė.

3.2. Spausdinta baterija (popierinė baterija)

Kaip ir plonos plėvelės baterijos, popierinės baterijos yra baterijos, kuriose kaip laikiklis naudojama plonasluoksnė. Skirtumas tas, kad paruošimo metu ant plėvelės padengiamas specialus rašalas, pagamintas iš laidžių medžiagų ir anglies nanomedžiagų. Plonos plėvelės spausdintų popierinių baterijų charakteristikos yra minkštos, lengvos ir plonos. Nors jų galia mažesnė nei plonasluoksnių baterijų, jos yra ekologiškesnės – dažniausiai vienkartinės.

Popieriniai akumuliatoriai priklauso spausdintai elektronikai, o visi jų komponentai ar dalys komplektuojamos spaudos gamybos būdais. Tuo pačiu metu spausdinti elektroniniai gaminiai yra dvimačiai ir pasižymi lanksčiomis savybėmis.

3.3. Naujos konstrukcijos akumuliatorius (didelės talpos lankstus akumuliatorius)

Plonos plėvelės baterijos ir spausdintos baterijos yra ribojamos pagal tūrį ir gali gaminti tik mažos galios gaminius. Ir daugiau programų scenarijų reikalauja daugiau didžiulės galios. Dėl to neplonos plėvelės 3D lanksčios baterijos tampa karšta rinka. Pavyzdžiui, šiuo metu populiari didelės talpos lanksti, ištempiama baterija, sukurta salos tilto konstrukcija. Šios baterijos veikimo principas yra serijinė lygiagreti akumuliatoriaus bloko struktūra. Sunkumas kyla dėl didelio laidumo ir patikimos jungties tarp baterijų, kurios gali išsitempti ir sulenkti, ir išorinės Protect pakuotės konstrukcijos. Šio tipo baterijų pranašumas yra tas, kad jis gali ištempti, sulenkti ir pasisukti. Sukant tik jungties lenkimas neturi įtakos paties akumuliatoriaus tarnavimo laikui. Jis turi didelę talpą (ampervalandžių lygį) ir mažą kainą; trūkumas yra tas, kad vietinis minkštumas nėra toks geras kaip itin plonas akumuliatorius. Būk mažas. Taip pat yra origami struktūra, kuri lankstydamas ir lenkdamas 2D matmenų popierių sulenkia į įvairias formas 3D erdvėje. Ši origami technologija pritaikoma ličio jonų baterijoms, o srovės kolektorius, teigiamas elektrodas, neigiamas elektrodas ir kt., sulankstomi pagal skirtingus lankstymo kampus. Ištemptas ir sulenktas akumuliatorius gali atlaikyti didelį spaudimą dėl lankstymo efekto ir turi gerą elastingumą. Veikimui įtakos neturės. Be to, jie dažnai turi bangos formos struktūrą, tai yra bangos formos ištemptą struktūrą. Aktyvioji medžiaga uždedama ant bangos formos metalinio poliaus gabalo, kad būtų sukurtas tamprus elektrodas. Šios konstrukcijos pagrindu sukurta ličio baterija buvo daug kartų ištempta ir sulenkta. Jis vis tiek gali išlaikyti gerą ciklo pajėgumą.

Itin plonos baterijos dažniausiai naudojamos plonuose elektroniniuose gaminiuose, tokiuose kaip elektroninės kortelės, spausdintos baterijos paprastai naudojamos vienkartiniuose scenarijuose, pvz., RFID žymos, o didelės talpos lanksčios baterijos dažniausiai naudojamos pažangiuose elektroniniuose gaminiuose, tokiuose kaip laikrodžiai ir mobilieji telefonai. kuriems reikia didelės talpos. Prasmingesnis.

4. Lanksčių baterijų konkurencinė aplinka

Lanksti baterijų rinka vis dar atsiranda, o dalyvaujantys žaidėjai daugiausia yra tradiciniai baterijų gamintojai, technologijų milžinai ir pradedančiosios įmonės. Tačiau šiuo metu pasaulyje dominuojančio gamintojo nėra, o atotrūkis tarp įmonių nėra didelis, o jos iš esmės yra MTEP stadijoje.

Žvelgiant iš regiono perspektyvos, dabartiniai lanksčių baterijų tyrimai ir plėtra daugiausia yra sutelkti JAV, Pietų Korėjoje ir Taivane, pavyzdžiui, „Imprint Energy“ Jungtinėse Valstijose, „Hui Neng Taiwan“, „LG Chem“ Pietų Korėjoje ir kt. Technologijų milžinai tokios kaip Apple, Samsung ir Panasonic taip pat aktyviai diegia lanksčias baterijas. Žemyninė Kinija padarė tam tikrų pokyčių popierinių baterijų srityje. Į biržos sąrašus įtrauktos bendrovės, tokios kaip Evergreen ir Jiulong Industrial, sugebėjo pasiekti masinę gamybą. Taip pat atsirado keletas startuolių kitose techninėse kryptyse, tokiose kaip Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology ir Jizhan Technology. Kartu reikšmingos mokslinių tyrimų institucijos kuria ir naujas technologines kryptis.

Toliau trumpai analizuosime ir palyginsime kelių pagrindinių lanksčių baterijų kūrėjų gaminius ir įmonės dinamiką:

Taivano Huinengas

FLCB minkštos plokštės ličio keramikos baterija

1. Kietojo kūno ličio keraminė baterija skiriasi nuo skysto elektrolito, naudojamo turimoje ličio baterijoje. Jis nepratekės, net jei bus sulūžęs, atsitrenkęs, pradurtas ar apdegęs, ir neužsidegs, nesudegs ar nesprogs. Geras saugos veikimas
2. Itin plonas, ploniausias gali siekti 0.38 mm
3. Baterijos tankis nėra toks didelis kaip ličio baterijų. 33 mm34mm0.38 mm ličio keramikos akumuliatoriaus talpa yra 10.5 mAh, o energijos tankis - 91 Wh/L.
4. Jis nėra lankstus; jis gali būti tik sulenktas, jo negalima ištempti, suspausti ar susukti.

2018 m. antrąjį pusmetį pastatykite pirmąją pasaulyje super kietojo kūno ličio keraminių baterijų gamyklą.

Pietų Korėja LG Chem

Kabelio baterija

1. Jis pasižymi puikiu lankstumu ir gali atlaikyti tam tikrą tempimą
2. Jis yra lankstesnis ir jo nereikia dėti į elektroninę įrangą, kaip tradicinės ličio jonų baterijos. Jis gali būti dedamas bet kur ir gali būti gerai integruotas į gaminio dizainą.
3. Kabelio baterija turi mažą talpą ir dideles gamybos sąnaudas
4. Kol kas negaunama energijos

Imprint Energy, JAV

Cinko polimero baterija

1. Itin plonas, geras dinaminio lenkimo saugos charakteristikas
2. Cinkas yra mažiau toksiškas nei ličio baterijos ir yra saugesnis pasirinkimas žmonėms nešiojamai įrangai

Itin plonos charakteristikos riboja akumuliatoriaus talpą, o cinko akumuliatoriaus saugumui dar reikia ilgalaikės rinkos patikros. Ilgas gaminio konvertavimo laikas

Susijunkite su Semtech ir įeikite į daiktų interneto sritį

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Popierinė baterija

1. Buvo masiškai gaminamas ir naudojamas RFID žymose, medicinoje ir kitose srityse

Jis gali pritaikyti 2. Dydis, storis ir forma priklauso nuo vartotojų poreikių ir gali reguliuoti teigiamo ir neigiamo akumuliatoriaus elektrodų padėtį.

1. Popierinė baterija skirta vienkartiniam naudojimui ir jos negalima įkrauti
2. Galia nedidelė, o naudojimo scenarijai riboti. Jis gali būti taikomas tik RFID elektroninėms žymoms, jutikliams, intelektualiosioms kortelėms, naujoviškoms pakuotėms ir kt.
3. 2018 m. užbaigti Enfucell visiškai nuosavybės teise priklausantį Suomijos įsigijimą
4. 70 m. gavo 2018 milijonų RMB finansavimą

HOPPT BATTERY

3D spausdinimo baterija

1. Panašus 3D spausdinimo procesas ir nanopluošto sutvirtinimo technologija
2. Lankstus ličio akumuliatorius yra lengvas, plonas ir lankstus

5. Lanksčių baterijų plėtra ateityje

Šiuo metu lanksčios baterijos dar turi daug nuveikti elektrocheminių našumo rodiklių, tokių kaip baterijos talpa, energijos tankis ir ciklo trukmė. Esamose laboratorijose sukurtoms baterijoms paprastai keliami aukšti procesų reikalavimai, mažas gamybos efektyvumas ir didelė kaina, o tai netinka didelės apimties pramoninei gamybai. Ateityje ieškojimas lanksčių elektrodų medžiagų ir kietų elektrolitų, pasižyminčių puikiomis visapusiškomis savybėmis, naujoviškas akumuliatoriaus struktūros dizainas ir naujų kietojo kūno baterijų paruošimo procesų kūrimas yra proveržio kryptys.

Be to, svarbiausias dabartinės baterijų pramonės skausmo taškas yra baterijos veikimo laikas. Ateityje baterijų gamintojai, galintys pasiekti palankią padėtį, kartu turi išspręsti baterijų tarnavimo ir lanksčios gamybos problemą. Tikimasi, kad taikant naujus energijos šaltinius (pvz., saulės energiją ir bioenergiją) arba naujas medžiagas (pvz., grafeną), šios dvi problemos bus išspręstos vienu metu.

Lanksčios baterijos ateityje tampa plataus vartojimo elektronikos aorta. Artimiausioje ateityje technologiniai laimėjimai visoje lanksčios elektronikos srityje, kurią atstovauja lanksčios baterijos, neišvengiamai sukels didžiulius pokyčius tiekėjų ir vartotojų pramonėje.