Флексибилна батерија - артерија потрошачке електронике у будућности

Са побољшањем животног стандарда и развојем технологије, флексибилна електроника добија све већу пажњу. Напредак флексибилне електронске технологије може дубоко да промени облик производа у здравству, носивим уређајима, Интернету свега, па чак и роботици, и има огроман тржишни потенцијал.

Са побољшањем животног стандарда и развојем технологије, флексибилна електроника добија све већу пажњу. Напредак флексибилне електронске технологије може дубоко да промени облик производа у здравству, носивим уређајима, Интернету свега, па чак и роботици, и има огроман тржишни потенцијал.

Многе компаније су уложиле много истраживања и развоја, једно за другим у рану примену технологије следеће генерације и развој нових производа. Недавно су преклопни мобилни телефони постали омиљени правац. Преклапање је први корак за прелазак електронских производа са традиционалне крутости на флексибилност.

Самсунг Галаки Фолд и Хуавеи Мате Кс представили су склопиве телефоне јавности и заиста су комерцијални, али су сва њихова решења преполовљена. Иако се користи цео комад флексибилног ОЛЕД екрана, остало је Уређај се не може склопити или савијати. Тренутно, прави ограничавајући фактор за флексибилне уређаје као што су флексибилни мобилни телефони више није сам екран, већ иновација флексибилне електронике, посебно флексибилних батерија. Батерија за снабдевање енергијом често заузима већину запремине уређаја, тако да је такође највероватније суштински део у постизању истинске флексибилности и савитљивости. Поред тога, носиви уређаји као што су паметни сатови и паметне наруквице и даље користе традиционалне круте батерије, које су ограничене величине, што доводи до тога да се трајање батерије често жртвује. Стога су флексибилне батерије великог капацитета и велике флексибилности револуционарни фактор у склопивим мобилним телефонима и носивим уређајима.

1.Дефиниција и предности флексибилних батерија

Флексибилна батерија генерално се односе на батерије које се могу савијати и користити више пута. Њихова својства укључују савијање, растезљивост, преклапање и увијање; то могу бити литијум-јонске батерије, цинк-манган батерије или сребро-цинк батерије, или чак суперкондензатор. Пошто сваки део флексибилне батерије пролази кроз одређене деформације током процеса савијања и истезања, материјали и структура сваког дела флексибилне батерије морају да одрже перформансе након неколико пута савијања и истезања. Наравно, технички захтеви у овој области су веома високи. Високо. Након што се тренутна крута литијумска батерија деформише, њене перформансе ће бити озбиљно оштећене, а може чак постојати и безбедносна опасност. Стога, флексибилне батерије захтевају потпуно нове материјале и структурне дизајне.

У поређењу са традиционалним крутим батеријама, флексибилне батерије имају већу прилагодљивост околини, перформансе против судара и бољу сигурност. Штавише, флексибилне батерије могу учинити да се електронски производи развијају у ергономскијем правцу. Флексибилне батерије могу значајно смањити цену и обим интелигентног хардвера, додати нове могућности и побољшати постојеће могућности, омогућавајући иновативном хардверу и физичком свету да постигну дубоку интеграцију без преседана.

2. Величина тржишта флексибилних батерија

Флексибилна електронска индустрија се сматра следећим главним развојним трендом електронске индустрије. Покретачки фактори његовог брзог развоја су огромна потражња на тржишту и енергична национална политика. Многе стране земље су већ формулисале истраживачке планове за флексибилну електронику. Као што су амерички ФДЦАСУ план, Хоризон Пројецт Европске уније, Јужна Кореја „Национална стратегија зелених ИТ“ у Јужној Кореји и тако даље, Кинеска фондација за природне науке 12. и 13. петогодишњег плана Кине такође укључује флексибилну електронику као важну истраживачку област микро-нано производња.

Поред интеграције електронских кола, функционалних материјала, микро-нано производње и других технолошких поља, флексибилна електронска технологија такође обухвата полупроводнике, паковање, тестирање, текстил, хемикалије, штампана кола, дисплеје и друге индустрије. Он ће покретати тржиште од трилиона долара и помоћи традиционалним секторима да повећају додату вредност индустрија и унесу револуционарне промене у индустријску структуру и људски живот. Према прогнозама ауторитативних организација, флексибилна електронска индустрија ће вредети 46.94 милијарде долара у 2018. и 301 милијарду долара у 2028. години, са комбинованом годишњом стопом раста од скоро 30% од 2011. до 2028. године, иу тренду је дугорочног брз раст.

Флексибилна батерија - артерија потрошачке електронике у будућности 〡 Мизуки Цапитал оригинал
Слика 1: Флексибилни ланац индустрије батерија

Флексибилне батерије су витални део области флексибилне електронике. Могу се користити у склопивим мобилним телефонима, носивим уређајима, светлу одећу и другим областима и имају широку потражњу на тржишту. Према истраживачком извештају о прогнози глобалног тржишта флексибилних батерија за 2020. коју су објавили Маркетс анд Маркетс, до 2020. године се очекује да ће глобално тржиште флексибилних батерија достићи 617 милиона америчких долара. Од 2015. до 2020., флексибилна батерија ће расти по заједничкој годишњој стопи раста од 53.68%. Повећати. Као типична нижа индустрија флексибилних батерија, очекује се да ће индустрија носивих уређаја испоручити 280 милиона јединица 2021. Како традиционални хардвер улази у период уских грла и иновативне примене нових технологија, уређаји за ношење уводе нови период брзог развоја. Постојаће велика потражња за флексибилним батеријама.

Међутим, индустрија флексибилних батерија се и даље суочава са многим изазовима, а највећи проблем су технички проблеми. Индустрија флексибилних батерија има високе баријере за улазак и многа питања као што су материјали, структуре и производни процеси морају бити решена. Тренутно је много истраживачког рада још увек у лабораторијској фази, а врло је мало компанија које могу да спроведу масовну производњу.

3.Технички правац флексибилних батерија

Технички правац за реализацију флексибилних или растегљивих батерија је углавном пројектовање нових структура и флексибилних материјала. Конкретно, првенствено постоје следеће три категорије:

3.1.Тхин филм батерија

Основни принцип танкослојних батерија је коришћење ултра-танке обраде материјала у сваком слоју батерије да би се олакшало савијање и, друго, побољшало перформансе циклуса модификовањем материјала или електролита. Танкофилне батерије углавном представљају литијум-керамичке батерије из Тајвана Хуиненг и цинк полимер батерије из Импринт Енерги-а у Сједињеним Државама. Предност ове врсте батерија је што може постићи одређени степен савијања и што је ултра танка (<1мм); недостатак је што ИТ не може да га растегне, живот брзо пропада након окретања, капацитет је мали (ниво милиампер сати), а цена је висока.

3.2. Штампана батерија (папирна батерија)

Као и танкослојне батерије, папирне батерије су батерије које користе танки филм као носач. Разлика је у томе што се посебно мастило направљено од проводљивих материјала и угљеничних наноматеријала наноси на филм током процеса припреме. Карактеристике батерија са штампаним папиром на танком филму су меке, лагане и танке. Иако имају мању снагу од танкослојних батерија, оне су еколошки прихватљивије - углавном батерије за једнократну употребу.

Папирне батерије спадају у штампану електронику и све њихове компоненте или делови су завршени методом штампарске производње. Истовремено, штампани електронски производи су дводимензионални и имају флексибилне карактеристике.

3.3. Батерија новог дизајна структуре (флексибилна батерија великог капацитета)

Танкофилмске батерије и штампане батерије су ограничене запремином и могу да постигну само производе мале снаге. И више сценарија примене имају већу потражњу за огромном снагом. Ово чини 3Д флексибилне батерије без танког филма врућим тржиштем. На пример, садашња популарна флексибилна, растезљива батерија великог капацитета реализована острвском мостовском конструкцијом. Принцип ове батерије је серијски паралелна структура батерије. Потешкоћа лежи у високој проводљивости и поузданој вези између батерија, које се могу растегнути и савијати, и спољашњег Протецт дизајна паковања. Предност ове врсте батерија је у томе што се може истезати, савијати и увијати. Приликом окретања, само савијање конектора не утиче на век трајања саме батерије. Има велики капацитет (ниво ампер-часова) и ниску цену; недостатак је што локална мекоћа није тако добра као ултра танка батерија. Будите мали. Постоји и оригами структура, која савија 2Д-димензионални папир у различите облике у 3Д простору савијањем и савијањем. Ова оригами технологија се примењује на литијум-јонске батерије, а колектор струје, позитивна електрода, негативна електрода, итд., се савијају под различитим угловима савијања. Када се истегне и савије, батерија може да издржи велики притисак због ефекта преклапања и има добру еластичност. Неће утицати на перформансе. Поред тога, често усвајају структуру у облику таласа, односно растезљиву структуру у облику таласа. Активни материјал се наноси на метални стуб у облику таласа да би се направила растезљива електрода. Литијумска батерија заснована на овој структури је више пута растегнута и савијена. Још увек може да одржава добар капацитет циклуса.

Ултра танке батерије се генерално користе у танким електронским производима као што су електронске картице, штампане батерије се обично користе у сценаријима за једнократну употребу као што су РФИД ознаке, а флексибилне батерије великог капацитета се углавном користе у интелигентним електронским производима као што су сатови и мобилни телефони. који захтевају велики капацитет. Супериор.

4. Конкурентни пејзаж флексибилних батерија

Флексибилно тржиште батерија се још увек развија, а учесници који учествују су углавном традиционални произвођачи батерија, технолошки гиганти и старт-уп компаније. Међутим, тренутно не постоји доминантан произвођач на глобалном нивоу, а јаз између компанија није велики и оне су у основи у фази истраживања и развоја.

Из регионалне перспективе, тренутно истраживање и развој флексибилних батерија су углавном концентрисани у Сједињеним Државама, Јужној Кореји и Тајвану, као што су Импринт Енерги у Сједињеним Државама, Хуи Ненг Тајван, ЛГ Цхем у Јужној Кореји, итд. Технолошки гиганти као што су Аппле, Самсунг и Панасониц такође активно користе флексибилне батерије. Континентална Кина је направила одређени напредак у области папирних батерија. Листиране компаније као што су Евергреен и Јиулонг Индустриал су успеле да остваре масовну производњу. Неколико старт-уп компанија појавило се и у другим техничким правцима, као што су Беијинг Ксујианг Тецхнологи Цо., Лтд., Софт Елецтроницс Тецхнологи и Јизхан Тецхнологи. Истовремено, значајне научноистраживачке институције развијају и нове технолошке правце.

У наставку ћемо укратко анализирати и упоредити производе и динамику компаније неколико великих програмера у области флексибилних батерија:

Тајван Хуиненг

ФЛЦБ мекана литијум-керамичка батерија

1. Чврста литијум-керамичка батерија се разликује од течног електролита који се користи у доступној литијумској батерији. Неће цурити чак ни ако је сломљена, ударена, пробушена или спаљена и неће се запалити, изгорети или експлодирати. Добре безбедносне перформансе
2. Ултра танак, најтањи може достићи 0.38 мм
3. Густина батерије није тако висока као код литијумских батерија. Тхе 33ммКСНУМКСммЛитијум-керамичка батерија од 0.38 мм има капацитет од 10.5 мАх и густину енергије од 91 Вх/Л.
4. Није флексибилан; може се само савијати, а не може се истезати, сабијати или увијати.

У другој половини 2018. изградити прву светску супер фабрику чврстих литијум-керамичких батерија.

Јужна Кореја ЛГ Цхем

Кабл батерија

1. Има одличну флексибилност и може издржати одређени степен истезања
2. Флексибилнији је и не треба га стављати у електронску опрему попут традиционалних литијум-јонских батерија. Може се поставити било где и може се добро интегрисати у дизајн производа.
3. Кабловска батерија има мали капацитет и високу цену производње
4. Још нема производње енергије

Импресум Енерги, САД

Цинк полимер батерија

1. Ултра танак, добар динамички сигурносни учинак савијања
2. Цинк је мање токсичан од литијумских батерија и сигурнији је избор за опрему која се носи на људима

Ултра-танке карактеристике ограничавају капацитет батерије, а безбедносне перформансе цинкове батерије и даље захтевају дугорочну инспекцију тржишта. Дуго време конверзије производа

Придружите се Семтецх-у да бисте ушли у поље Интернета ствари

Јиангсу Енфусаи Принтинг Елецтроницс Цо., Лтд.

Папирна батерија

1. Масовно се производи и користи се у РФИД ознакама, медицинским и другим пољима

Може да прилагоди 2. Величина, дебљина и облик су у складу са потребама корисника и може подесити положај позитивне и негативне електроде батерије.

1. Папирна батерија је за једнократну употребу и не може се пунити
2. Снага је мала, а сценарији употребе ограничени. Може се применити само на РФИД електронске ознаке, сензоре, паметне картице, иновативна паковања итд.
3. Завршите аквизицију Енфуцелл-а у Финској у потпуном власништву 2018
4. Добио је 70 милиона РМБ финансирања у 2018

HOPPT BATTERY

Батерија за 3Д штампање

1. Сличан процес 3Д штампања и технологија ојачања нановлакнима
2. Флексибилна литијумска батерија има карактеристике лагане, танке и флексибилне

5.Будући развој флексибилних батерија

Тренутно, флексибилне батерије још морају прећи дуг пут у показатељима електрохемијских перформанси као што су капацитет батерије, густина енергије и животни век. Батерије развијене у постојећим лабораторијама углавном имају високе процесне захтеве, ниску ефикасност производње и високу цену, што није погодно за индустријску производњу великих размера. У будућности, потрага за флексибилним материјалима за електроде и чврстим електролитима са одличним свеобухватним перформансама, иновативним дизајном структуре батерије и развојем нових процеса припреме солид-стате батерија су правац пробоја.

Поред тога, најзначајнија болна тачка тренутне индустрије батерија је век трајања батерије. У будућности, произвођачи батерија који могу да остваре повољан положај морају истовремено решавати проблем трајања батерије и флексибилне производње. Очекује се да ће примена нових извора енергије (као што су соларна енергија и биоенергија) или нових материјала (као што је графен) решити ова два проблема истовремено.

Флексибилне батерије постају аорта потрошачке електронике у будућности. У догледној будућности, технолошки пробој у читавој области флексибилне електронике коју представљају флексибилне батерије неизбежно ће донети огромне промене у упстреам и довнстреам индустрији.