Флексибилна батерија - артерија на потрошувачка електроника во иднина

Со подобрувањето на животниот стандард и развојот на технологијата, флексибилната електроника добива се повеќе и повеќе внимание. Напредокот на флексибилната електронска технологија може длабоко да ја промени формата на производот во здравството, погодни за носење, Интернет на сè, па дури и роботиката и има огромен пазарен потенцијал.

Со подобрувањето на животниот стандард и развојот на технологијата, флексибилната електроника добива се повеќе и повеќе внимание. Напредокот на флексибилната електронска технологија може длабоко да ја промени формата на производот во здравството, погодни за носење, Интернет на сè, па дури и роботиката и има огромен пазарен потенцијал.

Многу компании инвестираа многу во истражување и развој, една по друга рана примена на технологијата од следната генерација и развој на нови производи. Неодамна, омилената насока станаа преклопливите мобилни телефони. Преклопувањето е првиот чекор за електронските производи да се префрлат од традиционалната ригидност кон флексибилност.

Samsung Galaxy Fold и Huawei Mate X ги донесоа телефоните на преклопување пред очите на јавноста и се навистина комерцијални, но нивните решенија се сите зависни на половина. Иако се користи цело парче флексибилен OLED дисплеј, остатокот е Уредот не може да се превиткува или свиткува. Во моментов, вистинскиот ограничувачки фактор за флексибилните уреди како што се флексибилните мобилни телефони повеќе не е самиот екран, туку иновацијата на флексибилната електроника, особено флексибилните батерии. Батеријата за снабдување со енергија често го зафаќа најголемиот дел од волуменот на уредот, така што е исто така најверојатниот суштински дел во постигнувањето вистинска флексибилност и свитливост. Покрај тоа, уредите за носење, како што се паметните часовници и паметните нараквици, сè уште користат традиционални цврсти батерии, кои се ограничени по големина, што резултира со тоа што траењето на батеријата често се жртвува. Затоа, флексибилните батерии со голем капацитет и висока флексибилност се револуционерен фактор кај мобилните телефони што се преклопуваат и уредите што се носат.

1.Дефиниција и предности на флексибилни батерии

Флексибилна батерија генерално се однесуваат на батерии што може да се свиткаат и постојано да се користат. Нивните својства вклучуваат виткање, растегливост, преклопување и извиткување; тие можат да бидат литиум-јонски батерии, цинк-манган батерии или сребрено-цинк батерии, па дури и суперкондензатор. Бидејќи секој дел од флексибилната батерија претрпува одредена деформација за време на процесот на превиткување и истегнување, материјалите и структурата на секој дел од флексибилната батерија мора да ги одржуваат перформансите по неколку пати преклопување и истегнување. Секако, техничките барања во оваа област се многу високи. Високо. Откако сегашната цврста литиумска батерија ќе претрпи деформација, нејзината изведба ќе биде сериозно оштетена, па дури може да има и безбедносни опасности. Затоа, флексибилните батерии бараат сосема нови материјали и структурни дизајни.

Во споредба со традиционалните цврсти батерии, флексибилните батерии имаат поголема еколошка приспособливост, перформанси против судир и подобра безбедност. Освен тоа, флексибилните батерии можат да направат електронските производи да се развиваат во поергономска насока. Флексибилните батерии можат значително да ги намалат трошоците и обемот на интелигентниот хардвер, да додадат нови способности и да ги подобрат постоечките способности, овозможувајќи им на иновативниот хардвер и на физичкиот свет да постигнат невидена длабока интеграција.

2. Пазарната големина на флексибилни батерии

Флексибилната електронска индустрија се смета за следниот главен развојен тренд на електронската индустрија. Движечки фактори за неговиот брз развој се огромната побарувачка на пазарот и енергичните национални политики. Многу странски земји веќе имаат формулирано истражувачки планови за флексибилна електроника. Како што се американскиот план FDCASU, проектот Хоризонт на Европската унија, „Националната стратегија за зелена информатичка технологија на Кореја“ на Јужна Кореја и така натаму, 12-тиот и 13-тиот петгодишен план на Кинеската природна научна фондација, исто така, вклучува флексибилна електроника како важна истражувачка област на микро-нано производство.

Покрај интегрирањето на електронските кола, функционалните материјали, производството на микронано и другите технолошки полиња, флексибилната електронска технологија опфаќа и полупроводници, пакување, тестирање, текстил, хемикалии, печатени кола, панели за прикажување и други индустрии. Тоа ќе поттикне пазар од трилиони долари и ќе им помогне на традиционалните сектори да ја подобрат додадената вредност на индустриите и да донесат револуционерни промени во индустриската структура и човечкиот живот. Според прогнозите на авторитетни организации, индустријата за флексибилна електроника ќе вреди 46.94 милијарди американски долари во 2018 година и 301 милијарда американски долари во 2028 година, со сложена годишна стапка на раст од речиси 30% од 2011 до 2028 година и е во тренд на долг рок брз раст.

Флексибилна батерија - артерија на потрошувачка електроника во иднина 〡 Оригинал на Mizuki Capital
Слика 1: Ланец на индустрија за флексибилни батерии

Флексибилната батерија е витален дел од полето на флексибилната електроника. Тие можат да се користат во мобилни телефони на преклопување, уреди за носење, светла облека и други области и имаат широка побарувачка на пазарот. Според истражувачки извештај за прогнозата за глобалниот пазар на флексибилни батерии за 2020 година, издаден од Markets and Markets, до 2020 година, глобалниот пазар на флексибилни батерии се очекува да достигне 617 милиони американски долари. Од 2015 до 2020 година, флексибилната батерија ќе расте со сложена годишна стапка на раст од 53.68%. Зголемување. Како типична низводно индустрија на флексибилни батерии, индустријата на уреди за носење се очекува да испорача 280 милиони единици во 2021 година. Бидејќи традиционалниот хардвер влегува во период на тесно грло и иновативните апликации на новите технологии, уредите за носење воведуваат нов период на брз развој. Ќе има голема побарувачка за флексибилни батерии.

Сепак, индустријата за флексибилни батерии сè уште се соочува со многу предизвици, а најголемиот проблем се техничките проблеми. Индустријата за флексибилни батерии има високи бариери за влез и многу прашања како што се материјалите, структурите и производните процеси треба да се решат. Во моментов, многу истражувачка работа се уште е во лабораториска фаза, а има многу малку компании кои можат да вршат масовно производство.

3.Техничка насока на флексибилни батерии

Техничката насока за реализација на флексибилни или растегливи батерии е главно дизајнирање на нови структури и флексибилни материјали. Поточно, првенствено постојат следниве три категории:

3.1. Батерија со тенок филм

Основниот принцип на батериите со тенок филм е да се користи ултра-тенок третман на материјалите во секој слој на батеријата за да се олесни свиткувањето и, второ, да се подобрат перформансите на циклусот со модифицирање на материјалот или електролитот. Батериите со тенок филм главно претставуваат литиум керамички батерии од Тајван Huineng и цинк полимер батерии од Imprint Energy во САД. Предноста на овој вид батерија е што може да постигне одреден степен на свиткување и е ултра тенка (<1мм); Недостаток е што ИТ не може да го истегне, животот брзо се распаѓа по вртењето, капацитетот е мал (ниво на милиампер-час), а цената е висока.

3.2. Печатена батерија (хартиена батерија)

Како и батериите со тенок филм, батериите за хартија се батерии кои користат тенок филм како носач. Разликата е во тоа што специјално мастило направено од спроводливи материјали и јаглеродни наноматеријали е обложено на филмот за време на процесот на подготовка. Карактеристиките на хартиените печатени батерии со тенок филм се меки, лесни и тенки. Иако имаат помала моќност од батериите со тенок филм, тие се поеколошки - генерално се батерии за еднократна употреба.

Хартиените батерии припаѓаат на печатената електроника, а сите нивни компоненти или делови се комплетираат со методи на производство на печатење. Во исто време, печатените електронски производи се дводимензионални и имаат флексибилни карактеристики.

3.3. Батерија со дизајн на нова структура (флексибилна батерија со голем капацитет)

Батериите со тенок филм и печатените батерии се ограничени по волумен и можат да постигнат само производи со мала моќност. И повеќе сценарија за примена имаат поголема побарувачка за огромна моќ. Ова ги прави флексибилните 3D батерии со нетенок филм жежок пазар. На пример, сегашната популарна флексибилна, растеглива батерија со голем капацитет, реализирана од структурата на островскиот мост. Принципот на оваа батерија е сериско-паралелната структура на батерискиот пакет. Тешкотијата лежи во високата спроводливост и сигурната врска помеѓу батериите, кои можат да се истегнат и свиткаат, и надворешното Заштитете го дизајнот на пакувањето. Предноста на овој тип на батерија е тоа што може да се истегне, свиткува и извиткува. При вртење, само свиткувањето на конекторот не влијае на животниот век на самата батерија. Има голем капацитет (ампер-часовно ниво) и ниска цена; Недостаток е што локалната мекост не е добра како ултра тенка батерија. Бидете мали. Постои и структура на оригами, која ја превиткува 2Д-димензионалната хартија во различни форми во 3D простор со превиткување и виткање. Оваа оригами технологија се применува на литиум-јонски батерии, а струјниот колектор, позитивната електрода, негативната електрода итн., се преклопуваат според различни агли на преклопување. Кога е растегната и свиткана, батеријата може да издржи голем притисок поради ефектот на преклопување и има добра еластичност. Нема да влијае на перформансите. Покрај тоа, тие често усвојуваат структура во облик на бранови, односно брановидна структура што се растегнува. Активниот материјал се нанесува на парчето метален столб во форма на бран за да се направи истеглива електрода. Литиумската батерија заснована на оваа структура е многупати растегната и свиткана. Сè уште може да одржува добар капацитет на циклусот.

Ултра тенки батерии обично се користат во тенки електронски производи како што се електронски картички, печатените батерии обично се користат во сценарија за еднократна употреба како RFID ознаки, а флексибилните батерии со голем капацитет главно се користат во интелигентни електронски производи како часовници и мобилни телефони кои бараат голем капацитет. Супериорен.

4. Конкурентниот пејзаж на флексибилни батерии

Флексибилниот пазар на батерии сè уште се појавува, а играчите-учеснички се главно традиционални производители на батерии, технолошки гиганти и почетни компании. Сепак, моментално нема доминантен производител на глобално ниво, а јазот меѓу компаниите не е голем и тие во основа се во фаза на истражување и развој.

Од регионална перспектива, тековното истражување и развој на флексибилни батерии главно се концентрирани во САД, Јужна Кореја и Тајван, како што се Imprint Energy во САД, Hui Neng Taiwan, LG Chem во Јужна Кореја итн. Технолошки гиганти како што се Apple, Samsung и Panasonic, исто така, активно користат флексибилни батерии. Континентална Кина направи одредени случувања во областа на хартиените батерии. Котираните компании како Евергрин и Џиулонг Индустриал успеаја да постигнат масовно производство. Исто така, се појавија неколку стартапи во други технички насоки, како што се Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology и Jizhan Technology. Во исто време, значајни научно-истражувачки институции развиваат и нови технолошки насоки.

Следното накратко ќе ги анализира и спореди производите и динамиката на компанијата на неколку големи развивачи во областа на флексибилните батерии:

Тајван Хуиненг

FLCB мека плоча литиум керамичка батерија

1. Литиум-керамичката батерија во цврста состојба се разликува од течниот електролит што се користи во достапната литиумска батерија. Нема да истече дури и ако е скршен, погоден, дупнат или изгорен и нема да се запали, изгори или експлодира. Добри безбедносни перформанси
2. Ултра тенок, најтенок може да достигне 0.38 mm
3. Густината на батеријата не е толку висока како онаа на литиумските батерии. 33 мм34mmЛитиум керамичката батерија од 0.38 mm има капацитет од 10.5 mAh и густина на енергија од 91 Wh/L.
4. Не е флексибилен; може само да се свитка и не може да се растегнува, компресира или витка.

Во втората половина на 2018 година, изградете ја првата супер фабрика во светот за литиум керамички батерии со цврста состојба.

Јужна Кореја LG Chem

Кабелска батерија

1. Има одлична флексибилност и може да издржи одреден степен на истегнување
2. Тој е пофлексибилен и не треба да се става во електронска опрема како традиционалните литиум-јонски батерии. Може да се постави насекаде и може добро да се интегрира во дизајнот на производот.
3. Кабелската батерија има мал капацитет и високи трошоци за производство
4. Сè уште нема производство на енергија

Imprint Energy, САД

Цинк полимерна батерија

1. Ултра тенки, добри динамични безбедносни перформанси при свиткување
2. Цинкот е помалку токсичен од литиумските батерии и е побезбеден избор за опрема што се носи на луѓе

Ултра тенките карактеристики го ограничуваат капацитетот на батеријата, а безбедносните перформанси на цинковата батерија сè уште бараат долгорочна пазарна инспекција. Долго време на конверзија на производот

Здружете се со Semtech за да влезете во полето на Интернет на нештата

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Батерија за хартија

1. Се произведува масовно и се користи во RFID ознаки, медицински и други области

Може да прилагоди 2. Големината, дебелината и обликот се според потребите на корисниците и може да ја прилагоди положбата на позитивните и негативните електроди на батеријата.

1. Батеријата за хартија е за еднократна употреба и не може да се полни
2. Моќта е мала, а сценаријата за користење се ограничени. Може да се однесува само на RFID електронски ознаки, сензори, паметни картички, иновативно пакување итн.
3. Завршете го преземањето на Enfucell во Финска во целосна сопственост во 2018 година
4. Доби 70 милиони јени во финансирање во 2018 година

HOPPT BATTERY

Батерија за 3D печатење

1. Сличен процес на 3D печатење и технологија за зајакнување на нановлакна
2. Флексибилната литиумска батерија има карактеристики на лесна, тенка и флексибилна

5.Идниот развој на флексибилни батерии

Во моментов, на флексибилните батерии им претстои уште долг пат во однос на индикаторите за електрохемиски перформанси, како што се капацитетот на батеријата, густината на енергијата и животниот век на циклусот. Батериите развиени во постојните лаборатории генерално имаат високи барања за процесот, ниска производна ефикасност и висока цена, кои се несоодветни за индустриско производство од големи размери. Во иднина, потрагата по флексибилни електроди материјали и цврсти електролити со одлични сеопфатни перформанси, иновативен дизајн на структурата на батериите и развој на нови процеси за подготовка на батерии во цврста состојба се насоки за пробив.

Покрај тоа, најзначајната болка во моменталната индустрија на батерии е траењето на батеријата. Во иднина, производителите на батерии кои можат да постигнат поволна позиција мора да го решат проблемот со траењето на батеријата и флексибилното производство во исто време. Примената на нови извори на енергија (како што се сончевата енергија и биоенергија) или нови материјали (како графен) се очекува да ги решат овие два проблема истовремено.

Флексибилните батерии стануваат аорта на потрошувачката електроника во иднина. Во догледна иднина, технолошките откритија во целото поле на флексибилна електроника претставена со флексибилни батерии неизбежно ќе донесат огромни промени во индустриите нагоре и низводно.