Bateri fleksibel-arteri elektronik pengguna pada masa hadapan

Dengan peningkatan taraf hidup dan perkembangan teknologi, elektronik fleksibel telah mendapat lebih banyak perhatian. Kemajuan teknologi elektronik yang fleksibel boleh mengubah secara mendalam bentuk produk dalam kesihatan, boleh pakai, Internet Segala-galanya, dan juga robotik, dan mempunyai potensi pasaran yang luas.

Dengan peningkatan taraf hidup dan perkembangan teknologi, elektronik fleksibel telah mendapat lebih banyak perhatian. Kemajuan teknologi elektronik yang fleksibel boleh mengubah secara mendalam bentuk produk dalam kesihatan, boleh pakai, Internet Segala-galanya, dan juga robotik, dan mempunyai potensi pasaran yang luas.

Banyak syarikat telah melabur banyak penyelidikan dan pembangunan, satu demi satu penggunaan awal teknologi generasi akan datang dan pembangunan produk baharu. Baru-baru ini, telefon mudah alih boleh lipat telah menjadi arah yang digemari. Lipatan ialah langkah pertama untuk produk elektronik beralih daripada ketegaran tradisional kepada fleksibiliti.

Samsung Galaxy Fold dan Huawei Mate X telah membawa telefon boleh lipat kepada pandangan umum dan benar-benar komersial, tetapi penyelesaian mereka semuanya bergantung pada separuh. Walaupun sekeping keseluruhan paparan OLED fleksibel digunakan, selebihnya adalah Peranti tidak boleh dilipat atau dibengkokkan. Pada masa ini, faktor pengehad sebenar untuk peranti fleksibel seperti telefon bimbit fleksibel bukan lagi skrin itu sendiri tetapi inovasi elektronik fleksibel, terutamanya bateri fleksibel. Bateri bekalan tenaga selalunya menempati sebahagian besar volum peranti, jadi ia juga merupakan bahagian yang paling penting dalam mencapai fleksibiliti dan kebolehbenturan sebenar. Selain itu, peranti boleh pakai seperti jam tangan pintar dan gelang pintar masih menggunakan bateri tegar tradisional, yang saiznya terhad, menyebabkan hayat bateri sering dikorbankan. Oleh itu, bateri fleksibel berkapasiti besar dan fleksibel tinggi merupakan faktor revolusioner dalam telefon mudah alih boleh lipat dan peranti boleh pakai.

1.Definisi dan kelebihan bateri fleksibel

Bateri fleksibel secara amnya merujuk kepada bateri yang boleh dibengkokkan dan digunakan berulang kali. Ciri-cirinya termasuk boleh dibengkokkan, boleh diregangkan, boleh dilipat dan boleh dipintal; ia boleh menjadi bateri litium-ion, bateri zink-mangan atau bateri perak-zink, atau juga Supercapacitor. Memandangkan setiap bahagian bateri fleksibel mengalami ubah bentuk tertentu semasa proses lipatan dan regangan, bahan dan struktur setiap bahagian bateri fleksibel mesti mengekalkan prestasi selepas beberapa kali lipatan dan regangan. Sememangnya, keperluan teknikal dalam bidang ini sangat tinggi. tinggi. Selepas bateri litium tegar semasa mengalami ubah bentuk, prestasinya akan rosak teruk, malah mungkin terdapat bahaya keselamatan. Oleh itu, bateri fleksibel memerlukan bahan baharu dan reka bentuk struktur.

Berbanding dengan bateri tegar tradisional, bateri fleksibel mempunyai kebolehsuaian persekitaran yang lebih tinggi, prestasi anti-perlanggaran dan keselamatan yang lebih baik. Selain itu, bateri yang fleksibel boleh menjadikan produk elektronik berkembang ke arah yang lebih ergonomik. Bateri fleksibel boleh mengurangkan kos dan volum perkakasan pintar dengan ketara, menambah keupayaan baharu dan meningkatkan keupayaan sedia ada, membolehkan perkakasan inovatif dan dunia fizikal mencapai integrasi mendalam yang tidak pernah berlaku sebelum ini.

2. Saiz pasaran bateri fleksibel

Industri elektronik fleksibel dianggap sebagai trend pembangunan utama industri elektronik yang seterusnya. Faktor pendorong perkembangan pesatnya ialah permintaan pasaran yang besar dan dasar negara yang giat. Banyak negara asing telah merumuskan rancangan penyelidikan untuk elektronik fleksibel. Seperti rancangan FDCASU AS, Projek Horizon Kesatuan Eropah, "Strategi Nasional IT Hijau Korea" Korea Selatan, dan sebagainya, Rancangan Lima Tahun China Ke-12 dan Ke-13 Yayasan Sains Semulajadi China juga termasuk elektronik fleksibel sebagai bidang penyelidikan penting pembuatan mikro-nano.

Selain menyepadukan litar elektronik, bahan berfungsi, pembuatan mikro-nano dan bidang teknologi lain, teknologi elektronik fleksibel juga merangkumi semikonduktor, pembungkusan, ujian, tekstil, bahan kimia, litar bercetak, panel paparan dan industri lain. Ia akan memacu pasaran trilion dolar dan membantu sektor Tradisional dalam meningkatkan nilai tambah industri dan membawa perubahan revolusioner kepada struktur perindustrian dan kehidupan manusia. Menurut ramalan oleh organisasi berwibawa, industri elektronik fleksibel akan bernilai AS$46.94 bilion pada 2018 dan AS$301 bilion pada 2028, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun hampir 30% dari 2011 hingga 2028, dan berada dalam trend jangka panjang. pertumbuhan pesat.

Bateri fleksibel-arteri elektronik pengguna pada masa hadapan 〡 Mizuki Capital asli
Rajah 1: Rantaian industri bateri fleksibel

Bateri fleksibel adalah bahagian penting dalam bidang elektronik fleksibel. Ia boleh digunakan dalam telefon mudah alih boleh lipat, peranti boleh pakai, pakaian cerah dan kawasan lain dan mempunyai permintaan pasaran yang luas. Menurut laporan penyelidikan mengenai ramalan pasaran bateri fleksibel global 2020 yang dikeluarkan oleh Markets and Markets, menjelang 2020, pasaran bateri fleksibel global dijangka mencecah 617 juta dolar AS. Dari 2015 hingga 2020, bateri fleksibel akan berkembang pada kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 53.68%. Meningkat. Sebagai industri hiliran tipikal bateri fleksibel, industri peranti boleh pakai dijangka menghantar 280 juta unit pada 2021. Memandangkan perkakasan tradisional memasuki tempoh kesesakan dan aplikasi inovatif teknologi baharu, peranti boleh pakai membawa kepada tempoh baharu pembangunan pesat. Akan ada permintaan berskala besar untuk bateri yang fleksibel.

Walau bagaimanapun, industri bateri fleksibel masih menghadapi banyak cabaran, dan masalah terbesar ialah isu teknikal. Industri bateri fleksibel mempunyai halangan yang tinggi untuk masuk, dan banyak isu seperti bahan, struktur dan proses pengeluaran perlu diselesaikan. Pada masa ini, banyak kerja penyelidikan masih di peringkat makmal, dan terdapat sangat sedikit syarikat yang boleh menjalankan pengeluaran besar-besaran.

3. arah teknikal bateri fleksibel

Arah teknikal untuk merealisasikan bateri fleksibel atau boleh renggang adalah terutamanya reka bentuk struktur baharu dan bahan fleksibel. Secara khusus, terdapat terutamanya tiga kategori berikut:

3.1.Bateri filem nipis

Prinsip asas bateri filem nipis adalah menggunakan rawatan ultra-nipis bahan dalam setiap lapisan bateri untuk memudahkan lenturan dan, kedua, meningkatkan prestasi kitaran dengan mengubah suai bahan atau elektrolit. Bateri filem nipis terutamanya mewakili bateri seramik litium dari Taiwan Huineng dan bateri polimer zink daripada Imprint Energy di Amerika Syarikat. Kelebihan bateri jenis ini ialah ia boleh mencapai tahap lenturan tertentu dan ultra nipis (<1mm); kelemahannya ialah IT tidak dapat meregangkannya, hayatnya cepat merosot selepas berpusing, kapasitinya kecil (paras miliamp jam), dan kosnya tinggi.

3.2.Bateri bercetak (bateri kertas)

Seperti bateri filem nipis, bateri kertas ialah bateri yang menggunakan filem nipis sebagai pembawa. Perbezaannya ialah dakwat khas yang diperbuat daripada bahan konduktif dan bahan nano karbon disalut pada filem semasa proses penyediaan. Ciri-ciri bateri kertas bercetak filem nipis adalah lembut, ringan dan nipis. Walaupun ia mempunyai kuasa yang lebih rendah daripada bateri filem nipis, ia lebih mesra alam—biasanya bateri pakai buang.

Bateri kertas tergolong dalam elektronik bercetak, dan semua komponen atau bahagiannya dilengkapkan dengan kaedah pengeluaran percetakan. Pada masa yang sama, produk elektronik bercetak adalah dua dimensi dan mempunyai ciri yang fleksibel.

3.3. Bateri reka bentuk struktur baharu (bateri fleksibel kapasiti besar)

Bateri filem nipis dan bateri bercetak dihadkan mengikut volum dan hanya boleh mencapai produk berkuasa rendah. Dan lebih banyak senario aplikasi mempunyai lebih banyak permintaan untuk kuasa yang besar. Ini menjadikan bateri fleksibel 3D filem bukan nipis sebagai pasaran yang hangat. Sebagai contoh, bateri fleksibel dan boleh renggang berkapasiti besar semasa yang popular yang direalisasikan oleh struktur jambatan pulau. Prinsip bateri ini ialah struktur selari siri bagi pek bateri. Kesukarannya terletak pada kekonduksian yang tinggi dan pautan yang boleh dipercayai antara bateri, yang boleh meregang dan bengkok, dan luaran Lindungi reka bentuk pek. Kelebihan bateri jenis ini ialah ia boleh meregang, membengkok, dan memulas. Apabila membelok, hanya membengkokkan penyambung tidak menjejaskan hayat bateri itu sendiri. Ia mempunyai kapasiti besar (paras ampere-jam) dan kos rendah; kelemahannya ialah kelembutan tempatan tidak sebaik bateri ultra nipis. jadi kecil. Terdapat juga struktur origami, yang melipat kertas dimensi 2D ke dalam pelbagai bentuk dalam ruang 3D dengan melipat dan membengkok. Teknologi origami ini digunakan pada bateri litium-ion, dan pengumpul semasa, elektrod positif, elektrod negatif, dll., dilipat mengikut sudut lipatan yang berbeza. Apabila diregangkan dan dibengkokkan, bateri boleh menahan banyak tekanan kerana kesan lipatan dan mempunyai keanjalan yang baik. Tidak akan menjejaskan prestasi. Di samping itu, mereka sering menggunakan struktur berbentuk gelombang, iaitu struktur boleh renggang berbentuk gelombang. Bahan aktif digunakan pada kepingan tiang logam berbentuk gelombang untuk membuat elektrod boleh renggang. Bateri litium berdasarkan struktur ini telah diregangkan dan dibengkokkan berkali-kali. Ia masih boleh mengekalkan kapasiti kitaran yang baik.

Bateri ultra nipis biasanya digunakan dalam produk elektronik nipis seperti kad elektronik, bateri bercetak biasanya digunakan dalam senario sekali guna seperti tag RFID, dan bateri fleksibel berkapasiti besar digunakan terutamanya dalam produk elektronik pintar seperti jam tangan dan telefon bimbit. yang memerlukan kapasiti yang besar. unggul.

4. Landskap kompetitif bateri fleksibel

Pasaran bateri fleksibel masih muncul, dan pemain yang mengambil bahagian terutamanya pengeluar bateri tradisional, gergasi teknologi dan syarikat permulaan. Walau bagaimanapun, pada masa ini tiada pengeluar dominan di seluruh dunia, dan jurang antara syarikat tidak besar, dan mereka pada asasnya dalam peringkat R&D.

Dari perspektif serantau, penyelidikan dan pembangunan semasa bateri fleksibel tertumpu terutamanya di Amerika Syarikat, Korea Selatan dan Taiwan, seperti Imprint Energy di Amerika Syarikat, Hui Neng Taiwan, LG Chem di Korea Selatan, dll. Gergasi teknologi seperti Apple, Samsung dan Panasonic juga sedang aktif menggunakan bateri fleksibel. Tanah Besar China telah membuat perkembangan tertentu dalam bidang bateri kertas. Syarikat tersenarai seperti Evergreen dan Jiulong Industrial telah dapat mencapai pengeluaran besar-besaran. Beberapa syarikat permulaan juga telah muncul dalam arah teknikal yang lain, seperti Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Teknologi Elektronik Lembut dan Teknologi Jizhan. Pada masa yang sama, institusi penyelidikan saintifik yang penting juga sedang membangunkan hala tuju teknologi baharu.

Berikut akan menganalisis secara ringkas dan membandingkan produk dan dinamik syarikat beberapa pembangun utama dalam bidang bateri fleksibel:

Taiwan Huineng

Bateri seramik litium plat lembut FLCB

1. Bateri seramik litium keadaan pepejal adalah berbeza daripada elektrolit cecair yang digunakan dalam bateri litium yang tersedia. Ia tidak akan bocor walaupun ia patah, terkena, tercucuk atau terbakar dan tidak akan terbakar, terbakar atau meletup. Prestasi keselamatan yang baik
2. Ultra-nipis, paling nipis boleh mencapai 0.38 mm
3. Ketumpatan bateri tidak setinggi bateri litium. 33mm34mmBateri seramik litium 0.38mm mempunyai kapasiti 10.5mAh dan ketumpatan tenaga 91Wh/L.
4. Ia tidak fleksibel; ia hanya boleh dibengkokkan, dan tidak boleh diregangkan, dimampatkan atau dipintal.

Pada separuh kedua 2018, bina kilang super pertama di dunia bagi bateri seramik litium keadaan pepejal.

Korea Selatan LG Chem

Bateri kabel

1. Ia mempunyai fleksibiliti yang sangat baik dan boleh menahan tahap regangan tertentu
2. Ia lebih fleksibel dan tidak perlu diletakkan di dalam peralatan elektronik seperti bateri lithium-ion tradisional. Ia boleh diletakkan di mana-mana dan boleh disepadukan dengan baik ke dalam reka bentuk produk.
3. Bateri kabel mempunyai kapasiti kecil dan kos pengeluaran yang tinggi
4. Tiada pengeluaran tenaga lagi

Imprint Energy, Amerika Syarikat

Bateri polimer zink

1. Prestasi keselamatan lenturan dinamik yang sangat nipis dan baik
2. Zink kurang toksik daripada bateri litium dan merupakan pilihan yang lebih selamat untuk peralatan yang dipakai pada manusia

Ciri ultra nipis mengehadkan kapasiti bateri, dan prestasi keselamatan bateri zink masih memerlukan pemeriksaan pasaran jangka panjang. Masa penukaran produk yang lama

Berganding bahu dengan Semtech untuk menceburi bidang Internet Perkara

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Bateri kertas

1. Telah dihasilkan secara besar-besaran dan telah digunakan dalam tag RFID, perubatan dan bidang lain

Ia boleh menyesuaikan 2. Saiz, ketebalan, dan bentuk adalah mengikut keperluan pengguna, dan ia boleh melaraskan kedudukan elektrod positif dan negatif bateri.

1. Bateri kertas adalah untuk kegunaan sekali sahaja dan tidak boleh dicas semula
2. Kuasanya kecil, dan senario penggunaan adalah terhad. Ia hanya boleh digunakan pada tag elektronik RFID, penderia, kad pintar, pembungkusan inovatif, dsb.
3. Lengkapkan pemerolehan Enfucell milik penuh di Finland pada 2018
4. Menerima 70 juta RMB dalam pembiayaan pada 2018

HOPPT BATTERY

Bateri cetakan 3D

1. Proses pencetakan 3D yang serupa dan teknologi tetulang nanofiber
2. Bateri litium fleksibel mempunyai ciri-ciri ringan, nipis dan fleksibel

5. Pembangunan masa depan bateri fleksibel

Pada masa ini, bateri fleksibel masih jauh untuk digunakan dalam penunjuk prestasi elektrokimia seperti kapasiti bateri, ketumpatan tenaga dan hayat kitaran. Bateri yang dibangunkan di makmal sedia ada umumnya mempunyai keperluan proses yang tinggi, kecekapan pengeluaran yang rendah, dan kos yang tinggi, yang tidak sesuai untuk pengeluaran perindustrian berskala besar. Pada masa hadapan, mencari bahan elektrod fleksibel dan elektrolit pepejal dengan prestasi komprehensif yang sangat baik, reka bentuk struktur bateri yang inovatif, dan pembangunan proses penyediaan bateri keadaan pepejal baharu adalah petunjuk kejayaan.

Di samping itu, titik kesakitan yang paling ketara dalam industri bateri semasa ialah hayat bateri. Pada masa hadapan, pengeluar bateri yang boleh mencapai kedudukan berfaedah mesti menyelesaikan masalah hayat bateri dan pengeluaran fleksibel pada masa yang sama. Penggunaan sumber tenaga baharu (seperti tenaga suria dan biotenaga) atau bahan baharu (seperti graphene) dijangka dapat menyelesaikan kedua-dua masalah ini secara serentak.

Bateri fleksibel menjadi aorta elektronik pengguna pada masa hadapan. Pada masa hadapan yang boleh dijangka, penemuan teknologi dalam keseluruhan bidang elektronik fleksibel yang diwakili oleh bateri fleksibel pasti akan membawa perubahan yang besar dalam industri huluan dan hiliran.