Buigsame battery - die slagaar van verbruikerselektronika in die toekoms

Met die verbetering van lewenstandaarde en die ontwikkeling van tegnologie het buigsame elektronika al hoe meer aandag gekry. Die vooruitgang van buigsame elektroniese tegnologie kan die produkvorm in gesondheid, draagbare, Internet van alles en selfs robotika ingrypend verander, en het groot markpotensiaal.

Met die verbetering van lewenstandaarde en die ontwikkeling van tegnologie het buigsame elektronika al hoe meer aandag gekry. Die vooruitgang van buigsame elektroniese tegnologie kan die produkvorm in gesondheid, draagbare, Internet van alles en selfs robotika ingrypend verander, en het groot markpotensiaal.

Baie maatskappye het baie navorsing en ontwikkeling belê, die een na die ander vroeë ontplooiing van volgende generasie tegnologie en nuwe produk ontwikkeling. Onlangs het opvoubare selfone 'n gunstelingrigting geword. Vou is die eerste stap vir elektroniese produkte om van tradisionele rigiditeit na buigsaamheid te verskuif.

Samsung Galaxy Fold en Huawei Mate X het opvoubare fone na die publiek se siening gebring en is werklik kommersieel, maar hul oplossings is almal in die helfte geskarnier. Alhoewel 'n hele stuk buigsame OLED-skerm gebruik word, is die res Die toestel kan nie gevou of gebuig word nie. Tans is die werklike beperkende faktor vir buigsame toestelle soos buigsame selfone nie meer die skerm self nie, maar die innovasie van buigsame elektronika, veral buigsame batterye. Die energietoevoerbattery beslaan dikwels die meeste van die toestel se volume, so dit is ook die mees waarskynlike noodsaaklike deel in die bereiking van ware buigsaamheid en buigbaarheid. Boonop gebruik draagbare toestelle soos slimhorlosies en slimarmbande steeds tradisionele rigiede batterye, wat beperk is in grootte, wat daartoe lei dat die batterylewe dikwels opgeoffer word. Daarom is buigsame batterye met groot kapasiteit en hoë buigsaamheid 'n revolusionêre faktor in opvoubare selfone en draagbare toestelle.

1.Definisie en voordele van buigsame batterye

Buigsame battery verwys gewoonlik na batterye wat gebuig en herhaaldelik gebruik kan word. Hul eienskappe sluit in buigbaar, rekbaar, voubaar en draaibaar; dit kan litium-ioon-batterye, sink-mangaan-batterye of silwer-sink-batterye wees, of selfs superkapasitor. Aangesien elke deel van die buigsame battery sekere vervorming ondergaan tydens die vou- en strekproses, moet die materiaal en struktuur van elke deel van die buigsame battery prestasie behou na verskeie kere van vou en strek. Natuurlik is die tegniese vereistes in hierdie veld baie hoog. Hoog. Nadat die huidige rigiede litiumbattery vervorming ondergaan het, sal sy werkverrigting ernstig beskadig word, en daar kan selfs veiligheidsgevare wees. Daarom benodig buigsame batterye splinternuwe materiale en strukturele ontwerpe.

In vergelyking met tradisionele rigiede batterye, het buigsame batterye hoër omgewingsaanpasbaarheid, anti-botsingsprestasie en beter veiligheid. Boonop kan buigsame batterye elektroniese produkte in 'n meer ergonomiese rigting laat ontwikkel. Buigsame batterye kan die koste en volume van intelligente hardeware aansienlik verminder, nuwe vermoëns byvoeg en bestaande vermoëns verbeter, wat innoverende hardeware en die fisiese wêreld in staat stel om 'n ongekende diep integrasie te bereik.

2.Die markgrootte van buigsame batterye

Die buigsame elektroniese industrie word beskou as die volgende groot ontwikkelingstendens van die elektroniese industrie. Die dryfveer vir die vinnige ontwikkeling daarvan is die groot markaanvraag en kragtige nasionale beleid. Baie buitelandse lande het reeds navorsingsplanne vir buigsame elektronika geformuleer. Soos die Amerikaanse FDCASU-plan, die Europese Unie se Horizon-projek, Suid-Korea se "Korea Green IT National Strategy," ensovoorts, sluit China se Natuurwetenskapstigting van China se 12de en 13de Vyfjaarplan ook buigsame elektronika in as 'n belangrike navorsingsarea van mikro-nano vervaardiging.

Benewens die integrasie van elektroniese stroombane, funksionele materiale, mikro-nano-vervaardiging en ander tegnologie-velde, strek buigsame elektroniese tegnologie ook oor halfgeleiers, verpakking, toetsing, tekstiele, chemikalieë, gedrukte stroombane, vertoonpanele en ander nywerhede. Dit sal 'n triljoen-dollar-mark aandryf en tradisionele sektore help om die toegevoegde waarde van nywerhede te verbeter en revolusionêre veranderinge aan die nywerheidstruktuur en menslike lewe te bring. Volgens vooruitskattings deur gesaghebbende organisasies sal die buigsame elektroniese industrie US$46.94 miljard werd wees in 2018 en US$301 miljard in 2028, met ’n saamgestelde jaarlikse groeikoers van byna 30% van 2011 tot 2028, en is in ’n neiging van langtermyn. vinnige groei.

Buigsame battery-die slagaar van verbruikerselektronika in die toekoms 〡 Mizuki Capital oorspronklike
Figuur 1: Buigsame batterybedryfsketting

Buigsame batterye is 'n belangrike deel van die veld van buigsame elektronika. Hulle kan in opvoubare selfone, draagbare toestelle, helder klere en ander gebiede gebruik word en het 'n wye markaanvraag. Volgens 'n navorsingsverslag oor die 2020 wêreldwye buigsame batterymarkvoorspelling wat deur Markets and Markets uitgereik is, word verwag dat die globale buigsame batterymark teen 2020 617 miljoen Amerikaanse dollar sal bereik. Van 2015 tot 2020 sal buigsame battery groei teen 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers van 53.68%. Verhoog. As 'n tipiese stroomaf-industrie van buigsame batterye, word verwag dat die draagbare toestelbedryf 280 miljoen eenhede in 2021 sal stuur. Soos tradisionele hardeware 'n bottelnekperiode betree en innoverende toepassings van nuwe tegnologieë, lei draagbare toestelle 'n nuwe tydperk van vinnige ontwikkeling in. Daar sal 'n grootskaalse vraag na buigsame batterye wees.

Die buigsame batterybedryf staar egter steeds baie uitdagings in die gesig, en die grootste probleem is tegniese probleme. Die buigsame batterybedryf het hoë hindernisse vir toetrede, en baie kwessies soos materiale, strukture en produksieprosesse moet opgelos word. Tans is baie navorsingswerk nog in die laboratoriumstadium, en daar is baie min maatskappye wat massaproduksie kan uitvoer.

3. Tegniese rigting van buigsame batterye

Die tegniese rigting vir die verwesenliking van buigsame of rekbare batterye is hoofsaaklik die ontwerp van nuwe strukture en buigsame materiale. Spesifiek, daar is hoofsaaklik die volgende drie kategorieë:

3.1.Dun film battery

Die basiese beginsel van dun-film-batterye is om ultra-dun behandeling van die materiaal in elke batterylaag te gebruik om buiging te vergemaklik en, tweedens, die siklusprestasie te verbeter deur die materiaal of elektroliet te verander. Dunfilmbatterye verteenwoordig hoofsaaklik litiumkeramiekbatterye van Taiwan Huineng en sinkpolimeerbatterye van Imprint Energy in die Verenigde State. Die voordeel van hierdie soort battery is dat dit 'n sekere mate van buiging kan bereik en ultradun is (<1mm); die nadeel is dat IT dit nie kan rek nie, die lewe verval vinnig na draai, die kapasiteit is klein (milliamp-uur vlak), en die koste is hoog.

3.2.Gedrukte battery (papierbattery)

Soos dunfilmbatterye, is papierbatterye batterye wat dunfilm as 'n draer gebruik. Die verskil is dat 'n spesiale ink gemaak van geleidende materiale en koolstofnanomateriale tydens die voorbereidingsproses op die film bedek word. Die kenmerke van dunfilm-gedrukte papierbatterye is sag, lig en dun. Alhoewel hulle laer krag het as dunfilmbatterye, is hulle meer omgewingsvriendelik - gewoonlik 'n weggooibare battery.

Papierbatterye behoort aan gedrukte elektronika, en al hul komponente of onderdele word deur drukproduksiemetodes voltooi. Terselfdertyd is gedrukte elektroniese produkte tweedimensioneel en het buigsame eienskappe.

3.3. Nuwe struktuurontwerpbattery (buigsame battery met groot kapasiteit)

Dunfilmbatterye en gedrukte batterye word deur volume beperk en kan slegs laekragprodukte bereik. En meer toepassingscenario's het meer aanvraag vir geweldige krag. Dit maak nie-dun film 3D buigsame batterye 'n warm mark. Byvoorbeeld, die huidige gewilde groot-kapasiteit buigsame, rekbare battery gerealiseer deur die eiland brug struktuur. Die beginsel van hierdie battery is die reeks-parallelle struktuur van die batterypak. Die moeilikheid lê in die hoë geleidingsvermoë en die betroubare skakel tussen die batterye, wat kan rek en buig, en die eksterne Beskerm die pak se ontwerp. Die voordeel van hierdie tipe battery is dat dit kan rek, buig en draai. Wanneer jy draai, net die buiging van die aansluiting beïnvloed nie die lewe van die battery self nie. Dit het 'n groot kapasiteit (ampere-uur vlak) en lae koste; die nadeel is dat die plaaslike sagtheid nie so goed is soos 'n ultra-dun battery nie. Wees klein. Daar is ook 'n origami-struktuur wat 2D-dimensionele papier in verskillende vorms in 3D-ruimte vou deur te vou en te buig. Hierdie origami-tegnologie word op litium-ioonbatterye toegepas, en die stroomkollektor, positiewe elektrode, negatiewe elektrode, ens., word volgens verskillende vouhoeke gevou. As dit gestrek en gebuig is, kan die battery baie druk weerstaan ​​as gevolg van die vou-effek en het goeie elastisiteit. Sal nie prestasie beïnvloed nie. Daarbenewens neem hulle dikwels 'n golfvormige struktuur aan, dit wil sê 'n golfvormige rekbare struktuur. Die aktiewe materiaal word op die golfvormige metaalpaalstuk aangebring om 'n rekbare elektrode te maak. Die litiumbattery gebaseer op hierdie struktuur is baie keer gerek en gebuig. Dit kan steeds 'n goeie sikluskapasiteit handhaaf.

Ultra-dun batterye word gewoonlik gebruik in dun elektroniese produkte soos elektroniese kaarte, gedrukte batterye word tipies gebruik in enkelgebruik scenario's soos RFID-etikette, en groot-kapasiteit buigsame batterye word hoofsaaklik gebruik in intelligente elektroniese produkte soos horlosies en selfone wat groot kapasiteit benodig. Beter.

4.Die mededingende landskap van buigsame batterye

Die buigsame batterymark kom steeds na vore, en die deelnemende spelers is hoofsaaklik tradisionele batteryvervaardigers, tegnologiereuse en beginnermaatskappye. Daar is egter tans geen dominante vervaardiger wêreldwyd nie, en die gaping tussen maatskappye is nie groot nie, en hulle is basies in die R&D-stadium.

Vanuit 'n streeksperspektief is die huidige navorsing en ontwikkeling van buigsame batterye hoofsaaklik in die Verenigde State, Suid-Korea en Taiwan gekonsentreer, soos Imprint Energy in die Verenigde State, Hui Neng Taiwan, LG Chem in Suid-Korea, ens. Tegnologiereuse soos Apple, Samsung en Panasonic is ook aktief besig om buigsame batterye te ontplooi. China het sekere ontwikkelings op die gebied van papierbatterye gemaak. Genoteerde maatskappye soos Evergreen en Jiulong Industrial kon massaproduksie behaal. Verskeie nuwe ondernemings het ook in ander tegniese rigtings na vore gekom, soos Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology en Jizhan Technology. Terselfdertyd ontwikkel beduidende wetenskaplike navorsingsinstellings ook nuwe tegnologiese rigtings.

Die volgende sal die produkte en maatskappydinamika van verskeie groot ontwikkelaars op die gebied van buigsame batterye kortliks ontleed en vergelyk:

Taiwan Huineng

FLCB sagte plaat litium keramiek battery

1. Die vastestof litium-keramiekbattery verskil van die vloeibare elektroliet wat in die beskikbare litiumbattery gebruik word. Dit sal nie lek nie, selfs al is dit gebreek, getref, deurboor of verbrand en sal nie aan die brand slaan, brand of ontplof nie. Goeie veiligheidsprestasie
2. Ultradun, die dunste kan 0.38 mm bereik
3. Die batterydigtheid is nie so hoog soos dié van litiumbatterye nie. Die 33 mm34mm0.38 mm litiumkeramiekbattery het 'n kapasiteit van 10.5mAh en 'n energiedigtheid van 91Wh/L.
4. Dit is nie buigsaam nie; dit kan net gebuig word, en kan nie gerek, saamgepers of gedraai word nie.

Bou in die tweede helfte van 2018 die wêreld se eerste superfabriek van soliede litium-keramiekbatterye.

Suid-Korea LG Chem

Kabel battery

1. Dit het uitstekende buigsaamheid en kan 'n sekere mate van strek weerstaan
2. Dit is meer buigsaam en hoef nie binne elektroniese toerusting soos tradisionele litiumioonbatterye geplaas te word nie. Dit kan oral geplaas word en kan goed in die produkontwerp geïntegreer word.
3. Kabelbattery het 'n klein kapasiteit en hoë produksiekoste
4. Nog geen energieproduksie nie

Imprint Energy, VSA

Sink polimeer battery

1. Ultradun, goeie dinamiese buigveiligheidsprestasie
2. Sink is minder giftig as litiumbatterye en is 'n veiliger keuse vir toerusting wat op mense gedra word

Die ultra-dun eienskappe beperk die batterykapasiteit, en die veiligheidsprestasie van die sinkbattery moet steeds langtermyn-markinspeksie hê. Lang produkomskakelingstyd

Vat hande met Semtech om die veld van Internet of Things te betree

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Papier battery

1. Is massavervaardig en is gebruik in RFID-etikette, mediese en ander velde

Dit kan 2 aanpas. Die grootte, dikte en vorm is volgens gebruikers se behoeftes, en dit kan die posisie van die positiewe en negatiewe elektrodes van die battery aanpas.

1. Die papierbattery is vir eenmalige gebruik en kan nie herlaai word nie
2. Die krag is klein, en die gebruik scenario's is beperk. Dit kan slegs van toepassing wees op RFID elektroniese etikette, sensors, slimkaarte, innoverende verpakking, ens.
3. Voltooi die volle verkryging van Enfucell in Finland in 2018
4. Het 70 miljoen RMB se finansiering in 2018 ontvang

HOPPT BATTERY

3D-drukbattery

1. Soortgelyke 3D-drukproses en nanoveselversterkingstegnologie
2. Buigsame litiumbattery het die eienskappe van lig, dun en buigsaam

5.Die toekomstige ontwikkeling van buigsame batterye

Op die oomblik het buigsame batterye nog 'n lang pad om te gaan in elektrochemiese prestasie-aanwysers soos batterykapasiteit, energiedigtheid en sikluslewe. Die batterye wat in die bestaande laboratoriums ontwikkel is, het oor die algemeen hoë prosesvereistes, lae produksiedoeltreffendheid en hoë koste, wat nie geskik is vir grootskaalse industriële produksie nie. In die toekoms, soek na buigsame elektrodemateriaal en soliede elektroliete met uitstekende omvattende werkverrigting, innoverende batterystruktuurontwerp en die ontwikkeling van nuwe vastestofbatteryvoorbereidingsprosesse is deurbraakrigtings.

Boonop is die batterylewe die belangrikste pynpunt van die huidige batterybedryf. In die toekoms moet batteryvervaardigers wat 'n voordelige posisie kan behaal, terselfdertyd die probleem van batterylewe en buigsame produksie oplos. Die aanwending van nuwe energiebronne (soos sonenergie en bio-energie) of nuwe materiale (soos grafeen) sal na verwagting hierdie twee probleme gelyktydig oplos.

Buigsame batterye word in die toekoms die aorta van verbruikerselektronika. In die afsienbare toekoms sal tegnologiese deurbrake in die hele veld van buigsame elektronika wat deur buigsame batterye verteenwoordig word, onvermydelik geweldige veranderinge in stroomop- en stroomafbedrywe meebring.