Гнучка батарея-артерія споживчої електроніки майбутнього

З підвищенням рівня життя та розвитком технологій гнучкої електроніки приділяється все більше уваги. Прогрес гнучких електронних технологій може глибоко змінити форму продукту в галузі охорони здоров’я, носіїв, Інтернету всього й навіть робототехніки, і має величезний ринковий потенціал.

З підвищенням рівня життя та розвитком технологій гнучкої електроніки приділяється все більше уваги. Прогрес гнучких електронних технологій може глибоко змінити форму продукту в галузі охорони здоров’я, носіїв, Інтернету всього й навіть робототехніки, і має величезний ринковий потенціал.

Багато компаній інвестували багато досліджень і розробок, одне за одним раннє впровадження технологій наступного покоління та розробку нових продуктів. Останнім часом улюбленим напрямком стали складні мобільні телефони. Згортання є першим кроком для переходу електронних виробів від традиційної жорсткості до гнучкості.

Samsung Galaxy Fold і Huawei Mate X представили складні телефони для громадськості і є справді комерційними, але всі їхні рішення з’єднані навпіл. Хоча використовується ціла частина гнучкого OLED-дисплея, решта – пристрій не можна скласти чи зігнути. Наразі реальним обмежуючим фактором для гнучких пристроїв, таких як гнучкі мобільні телефони, є вже не сам екран, а інновація гнучкої електроніки, особливо гнучких батарей. Батарея джерела енергії часто займає більшу частину об’єму пристрою, тому вона також, ймовірно, є важливою частиною для досягнення справжньої гнучкості та гнучкості. Крім того, носінні пристрої, такі як розумні годинники та розумні браслети, все ще використовують традиційні жорсткі батареї, які мають обмежений розмір, внаслідок чого час роботи батареї часто приноситься в жертву. Тому гнучкі батареї великої ємності з високою гнучкістю є революційним фактором у складних мобільних телефонах і носимих пристроях.

1. Визначення та переваги гнучких батарей

Гнучка батарея зазвичай відносяться до батарейок, які можна згинати і використовувати багаторазово. Їх властивості включають можливість згинання, розтягнення, згинання та скручування; це можуть бути літій-іонні батареї, цинк-марганцеві батареї або срібно-цинкові батареї або навіть суперконденсатор. Оскільки кожна частина гнучкої батареї зазнає певної деформації під час процесу згинання та розтягування, матеріали та структура кожної частини гнучкої батареї повинні зберігати продуктивність після кількох разів складання та розтягування. Природно, що технічні вимоги в цій галузі дуже високі. Високий. Після того, як поточна жорстка літієва батарея зазнає деформації, її продуктивність буде серйозно пошкоджена, і навіть можуть виникнути небезпеки. Тому гнучкі батареї вимагають абсолютно нових матеріалів і конструктивних конструкцій.

У порівнянні з традиційними жорсткими батареями, гнучкі батареї мають вищу адаптивність до навколишнього середовища, ефективність проти зіткнення та кращу безпеку. Більше того, гнучкі батареї можуть змусити електронні вироби розвиватися в більш ергономічному напрямку. Гнучкі батареї можуть значно знизити вартість і обсяг інтелектуального обладнання, додати нові можливості та покращити існуючі, дозволяючи інноваційному апаратному забезпеченню та фізичному світу досягти безпрецедентної глибокої інтеграції.

2. Розмір ринку гнучких батарей

Наступною великою тенденцією розвитку електронної промисловості вважається гнучка електронна промисловість. Рушійними факторами його швидкого розвитку є величезний ринковий попит і енергійна національна політика. Багато зарубіжних країн вже сформулювали плани досліджень гнучкої електроніки. Такі як план FDCASU США, проект Європейського Союзу Horizon, Південна Корея «Національна стратегія зелених IT» і так далі, Китайський фонд природничих наук у 12-му та 13-му п’ятирічному плані Китаю також включає гнучку електроніку як важливу область досліджень. виробництво мікронано.

На додаток до інтеграції електронних схем, функціональних матеріалів, виробництва мікронано та інших технологічних галузей, гнучкі електронні технології також охоплюють напівпровідники, пакування, тестування, текстиль, хімікати, друковані схеми, дисплеї та інші галузі. Це сприятиме розвитку ринку в трильйон доларів і допоможе традиційним секторам підвищити додану вартість галузей і внести революційні зміни в структуру промисловості та життя людей. За прогнозами авторитетних організацій, індустрія гнучкої електроніки в 46.94 році становитиме 2018 мільярда доларів США і 301 мільярд доларів США в 2028 році, при сукупному річному прирості майже на 30% з 2011 по 2028 рік, і має довгострокову тенденцію. швидке зростання.

Гнучка батарея – артерія споживчої електроніки майбутнього 〡 Оригінал Mizuki Capital
Малюнок 1: Гнучкий ланцюг виробництва акумуляторів

Гнучка батарея є важливою частиною галузі гнучкої електроніки. Вони можуть використовуватися в складних мобільних телефонах, носимих пристроях, яскравому одязі та інших сферах і мають широкий попит на ринку. Згідно з дослідницьким звітом про глобальний ринок гнучких акумуляторів на 2020 рік, опублікованим Markets and Markets, до 2020 року очікується, що світовий ринок гнучких акумуляторів досягне 617 мільйонів доларів США. З 2015 по 2020 рік гнучка батарея зростатиме на 53.68% щорічно. Збільшувати. Як типова індустрія гнучких акумуляторів, що випускається, очікується, що індустрія носових пристроїв постачає 280 мільйонів одиниць у 2021 році. Оскільки традиційне обладнання вступає в період вузького місця, а інноваційне застосування нових технологій, носимі пристрої відкривають новий період швидкого розвитку. Буде великий попит на гнучкі батареї.

Однак індустрія гнучких акумуляторів все ще стикається з багатьма проблемами, а найбільшою проблемою є технічні проблеми. Індустрія гнучких акумуляторів має високі бар’єри для входу, і багато проблем, таких як матеріали, конструкції та виробничі процеси, потребують вирішення. Наразі багато дослідницьких робіт ще знаходяться на лабораторній стадії, і дуже мало компаній, які можуть здійснювати масове виробництво.

3.Технічний напрямок гнучких батарей

Технічним напрямком реалізації гнучких або розтяжних батарей є в основному конструювання нових конструкцій і гнучких матеріалів. Зокрема, існують насамперед наступні три категорії:

3.1. Тонкоплівковий акумулятор

Основний принцип тонкоплівкових батарей полягає у використанні ультратонкої обробки матеріалів у кожному шарі батареї, щоб полегшити згинання і, по-друге, покращити продуктивність циклу шляхом модифікації матеріалу або електроліту. Тонкоплівкові батареї в основному представляють собою літій-керамічні батареї від Taiwan Huineng і цинк-полімерні батареї від Imprint Energy у Сполучених Штатах. Перевага такого типу батареї полягає в тому, що вона може досягати певного ступеня згинання і є ультратонкою (<1 мм); недоліком є ​​те, що ІТ не може його розтягнути, термін служби швидко згасає після повороту, ємність мала (рівень міліампер-годин) і висока вартість.

3.2.Друкована батарея (паперова батарея)

Як і тонкоплівкові батареї, паперові батареї - це батареї, які використовують тонкоплівкову як носій. Відмінність полягає в тому, що в процесі приготування на плівку наноситься спеціальне чорнило з електропровідних матеріалів і вуглецевих наноматеріалів. Характеристики паперових батарей з тонкоплівковим друком м’які, легкі та тонкі. Незважаючи на те, що вони мають меншу потужність, ніж тонкоплівкові батареї, вони більш екологічно чисті — як правило, одноразові батареї.

Паперові батареї належать до друкованої електроніки, і всі їх компоненти або частини комплектуються друкарськими методами виробництва. У той же час друкована електронна продукція є двовимірною і має гнучкі характеристики.

3.3. Акумулятор нової конструкції (гнучкий акумулятор великої ємності)

Тонкоплівкові батареї та друковані батареї обмежені за обсягом і можуть досягати лише малопотужних продуктів. І більше сценаріїв застосування мають більший попит на величезну потужність. Це робить гнучкі 3D-батареї без тонкої плівки популярним ринком. Наприклад, нині популярна гнучка батарея великої ємності, яка розтягується, реалізована за допомогою острівної мостової конструкції. Принцип цієї батареї полягає в послідовно-паралельній структурі акумуляторної батареї. Складність полягає у високій провідності та надійному з'єднанні між батареями, які можуть розтягуватися і згинатися, і зовнішнім дизайном Protect. Перевага цього типу батареї полягає в тому, що вона може розтягуватися, згинатися і скручуватися. При повороті тільки згинання роз'єму не впливає на термін служби самого акумулятора. Має велику потужність (рівень ампер-годин) і невисоку вартість; недоліком є ​​те, що локальна м'якість не така хороша, як у ультратонкого акумулятора. Будь маленьким. Існує також структура орігамі, яка складається з двовимірного паперу в різні форми в 2D просторі шляхом згинання та згинання. Ця технологія орігамі застосована до літій-іонних батарей, а струмозбірник, позитивний електрод, негативний електрод тощо складаються відповідно до різних кутів згинання. При розтягуванні і згинанні батарея витримує великий тиск за рахунок ефекту складання і має хорошу еластичність. Не вплине на продуктивність. Крім того, вони часто мають хвилеподібну структуру, тобто хвилеподібну структуру, що розтягується. Активний матеріал наноситься на хвилеподібний металевий полюсний наконечник для виготовлення розтяжного електрода. Літієва батарея, заснована на цій конструкції, була розтягнута і зігнута багато разів. Він все ще може підтримувати хорошу продуктивність циклу.

Ультратонкі батареї зазвичай використовуються в тонких електронних виробах, таких як електронні карти, друковані батареї зазвичай використовуються в сценаріях одноразового використання, таких як RFID-мітки, а гнучкі батареї великої ємності в основному використовуються в інтелектуальних електронних виробах, таких як годинники та мобільні телефони. які потребують великої потужності. Покращений.

4. Конкурентний ландшафт гнучких батарей

Ринок гнучких акумуляторів все ще формується, і гравцями-учасниками є переважно традиційні виробники акумуляторів, технологічні гіганти та компанії-початківці. Однак наразі в усьому світі немає домінуючого виробника, і розрив між компаніями не великий, і вони в основному знаходяться на стадії досліджень і розробок.

З регіональної точки зору, поточні дослідження та розробки гнучких акумуляторів зосереджені в основному в США, Південній Кореї та Тайвані, наприклад, Imprint Energy у Сполучених Штатах, Hui Neng Taiwan, LG Chem у Південній Кореї тощо. Технологічні гіганти такі як Apple, Samsung і Panasonic також активно використовують гнучкі батареї. Материковий Китай зробив певні зрушення в області паперових батарейок. Перераховані компанії, такі як Evergreen і Jiulong Industrial, змогли досягти масового виробництва. Також з'явилося кілька стартапів в інших технічних напрямках, таких як Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology і Jizhan Technology. Водночас значні науково-дослідні установи також розвивають нові технологічні напрямки.

Нижче наведено короткий аналіз та порівняння продуктів і динаміки компаній кількох основних розробників у сфері гнучких батарей:

Тайвань Хуйнен

Літій-керамічна батарея з м'якою пластиною FLCB

1. Твердотільна літієво-керамічна батарея відрізняється від рідкого електроліту, що використовується в наявній літієвій батареї. Він не витікатиме, навіть якщо його зламали, ударили, прокололи або згоріли, і не загориться, не згорить або вибухне. Хороші показники безпеки
2. Ультратонкий, найтонший може досягати 0.38 мм
3. Щільність акумулятора не така висока, як у літієвих батарей. 33 мм34mmЛітій-керамічний акумулятор 0.38 мм має ємність 10.5 мАг і щільність енергії 91 Вт год/л.
4. Він не гнучкий; його можна лише зігнути, а не розтягнути, стиснути чи скрутити.

У другій половині 2018 року побудують перший у світі суперзавод твердотільних літій-керамічних батарей.

Південна Корея LG Chem

Кабельний акумулятор

1. Він має чудову гнучкість і витримує певний ступінь розтягування
2. Він більш гнучкий і його не потрібно розміщувати в електронному обладнанні, як традиційні літій-іонні батареї. Його можна розмістити в будь-якому місці і добре інтегрувати в дизайн виробу.
3. Кабельний акумулятор має малу ємність і високу вартість виробництва
4. Виробництва енергії поки немає

Вихідні дані Енергія, США

Цинк-полімерний акумулятор

1. Ультратонкий, хороший динамічний захист від згинання
2. Цинк менш токсичний, ніж літієві батареї, і є більш безпечним вибором для спорядження, яке носять люди

Ультратонкі характеристики обмежують ємність батареї, а безпечність цинкової батареї все ще потребує довгострокової перевірки ринку. Тривалий час перетворення продукту

Приєднайтеся до Semtech, щоб увійти в сферу Інтернету речей

Цзянсу Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Паперова батарея

1. Був масовим і використовувався в RFID-мітках, медицині та інших областях

Він може налаштувати 2. Розмір, товщина та форма залежать від потреб користувачів, і він може регулювати положення позитивного та негативного електродів батареї.

1. Паперова батарея призначена для одноразового використання і не може бути перезаряджена
2. Потужність невелика, а сценарії використання обмежені. Це стосується лише електронних міток RFID, датчиків, смарт-карт, інноваційної упаковки тощо.
3. Завершіть придбання Enfucell у Фінляндії, що перебуває у повній власності, у 2018 році
4. Отримав 70 мільйонів юанів на фінансування в 2018 році

HOPPT BATTERY

Батарея для 3D друку

1. Подібний процес 3D-друку та технологія армування нановолокнами
2. Гнучка літієва батарея має характеристики легкої, тонкої та гнучкої

5. Майбутній розвиток гнучких батарей

Наразі гнучкі батареї ще мають довгий шлях до електрохімічних показників, таких як ємність батареї, щільність енергії та термін служби. Батареї, розроблені в існуючих лабораторіях, як правило, мають високі вимоги до процесу, низьку ефективність виробництва та високу вартість, що непридатні для великомасштабного промислового виробництва. У майбутньому пошук гнучких матеріалів для електродів і твердих електролітів з чудовою комплексною продуктивністю, інноваційний дизайн структури батареї та розробка нових процесів підготовки твердотільних батарей є проривними напрямками.

Крім того, найбільш значущою проблемою нинішньої індустрії акумуляторів є термін служби батареї. У майбутньому виробники акумуляторів, які зможуть досягти вигідної позиції, повинні одночасно вирішити проблему терміну служби батареї та гнучкого виробництва. Очікується, що застосування нових джерел енергії (таких як сонячна енергія та біоенергія) або нових матеріалів (наприклад, графен) дозволить вирішити ці дві проблеми одночасно.

Гнучкі батареї стають аортою споживчої електроніки в майбутньому. У доступному для огляду майбутньому технологічні прориви у всій галузі гнучкої електроніки, представленої гнучкими батареями, неминуче призведуть до величезних змін у галузях виробництва та виробництва.