Bateri fleksibël - arteria e elektronikës së konsumit në të ardhmen

Me përmirësimin e standardeve të jetesës dhe zhvillimin e teknologjisë, elektronika fleksibël ka marrë gjithnjë e më shumë vëmendje. Përparimi i teknologjisë fleksibël elektronike mund të ndryshojë thellësisht formën e produktit në fushën e shëndetit, të veshjeve, Internetin e gjithçkaje, madje edhe robotikën, dhe ka një potencial të madh tregu.

Me përmirësimin e standardeve të jetesës dhe zhvillimin e teknologjisë, elektronika fleksibël ka marrë gjithnjë e më shumë vëmendje. Përparimi i teknologjisë fleksibël elektronike mund të ndryshojë thellësisht formën e produktit në fushën e shëndetit, të veshjeve, Internetin e gjithçkaje, madje edhe robotikën, dhe ka një potencial të madh tregu.

Shumë kompani kanë investuar shumë kërkime dhe zhvillime, njëra pas tjetrës vendosjen e hershme të teknologjisë së gjeneratës së ardhshme dhe zhvillimin e produkteve të reja. Kohët e fundit, telefonat celularë të palosshëm janë bërë një drejtim i preferuar. Palosja është hapi i parë që produktet elektronike të kalojnë nga ngurtësia tradicionale në fleksibilitet.

Samsung Galaxy Fold dhe Huawei Mate X kanë sjellë telefonat e palosshëm në shikimin e publikut dhe janë vërtet komercialë, por zgjidhjet e tyre janë të gjitha në gjysmë. Megjithëse përdoret një pjesë e tërë e ekranit fleksibël OLED, pjesa tjetër është Pajisja nuk mund të paloset ose përkulet. Aktualisht, faktori i vërtetë kufizues për pajisjet fleksibël siç janë telefonat celularë fleksibël nuk është më vetë ekrani, por inovacioni i elektronikës fleksibël, veçanërisht i baterive fleksibël. Bateria e furnizimit me energji shpesh zë pjesën më të madhe të volumit të pajisjes, kështu që është gjithashtu pjesa më e mundshme thelbësore në arritjen e fleksibilitetit dhe përkulshmërisë së vërtetë. Përveç kësaj, pajisjet e veshshme si orët inteligjente dhe byzylykët inteligjentë përdorin ende bateri tradicionale të ngurtë, të cilat janë të kufizuara në madhësi, duke rezultuar në sakrifikimin e jetëgjatësisë së baterisë. Prandaj, bateritë fleksibël me kapacitet të madh dhe fleksibilitet të lartë janë një faktor revolucionar në telefonat celularë të palosshëm dhe pajisjet e veshura.

1.Përkufizimi dhe avantazhet e baterive fleksibël

Bateri fleksibël në përgjithësi i referohen baterive që mund të përkulen dhe të përdoren në mënyrë të përsëritur. Karakteristikat e tyre përfshijnë të përkulshëm, të shtrirë, të palosshëm dhe të përdredhur; ato mund të jenë bateri litium-jon, bateri zink-mangan ose argjend-zink, apo edhe superkondensator. Meqenëse çdo pjesë e baterisë fleksibël i nënshtrohet një deformimi të caktuar gjatë procesit të palosjes dhe shtrirjes, materialet dhe struktura e secilës pjesë të baterisë fleksibël duhet të ruajnë performancën pas disa herë palosjes dhe shtrirjes. Natyrisht, kërkesat teknike në këtë fushë janë shumë të larta. Lartë. Pasi bateria aktuale e ngurtë e litiumit t'i nënshtrohet deformimit, performanca e saj do të dëmtohet rëndë dhe madje mund të ketë rreziqe sigurie. Prandaj, bateritë fleksibël kërkojnë materiale dhe dizajne strukturore krejt të reja.

Krahasuar me bateritë tradicionale të ngurtë, bateritë fleksibël kanë përshtatshmëri më të lartë mjedisore, performancë kundër përplasjes dhe siguri më të mirë. Për më tepër, bateritë fleksibël mund të bëjnë që produktet elektronike të zhvillohen në një drejtim më ergonomik. Bateritë fleksibël mund të zvogëlojnë ndjeshëm koston dhe vëllimin e pajisjeve inteligjente, të shtojnë aftësi të reja dhe të përmirësojnë aftësitë ekzistuese, duke mundësuar që hardueri inovativ dhe bota fizike të arrijnë një integrim të thellë të paparë.

2. Madhësia e tregut të baterive fleksibël

Industria e elektronikës fleksibël konsiderohet të jetë trendi tjetër i madh i zhvillimit të industrisë elektronike. Faktorët shtytës për zhvillimin e tij të shpejtë janë kërkesa e madhe e tregut dhe politikat e fuqishme kombëtare. Shumë vende të huaja kanë formuluar tashmë plane kërkimore për elektronikë fleksibël. Të tilla si plani FDCASU i SHBA-së, Projekti Horizon i Bashkimit Evropian, "Strategjia Kombëtare e TI-së e Gjelbër e Koresë" e Koresë së Jugut, e kështu me radhë, Plani Pesëvjeçar i 12-të dhe i 13-të i Kinës për Shkencën Natyrore të Kinës përfshin gjithashtu elektronikën fleksibël si një zonë të rëndësishme kërkimore të prodhim mikro-nano.

Përveç integrimit të qarqeve elektronike, materialeve funksionale, prodhimit mikro-nano dhe fushave të tjera të teknologjisë, teknologjia elektronike fleksibël përfshin gjithashtu gjysmëpërçuesit, paketimin, testimin, tekstilet, kimikatet, qarqet e printuara, panelet e ekranit dhe industri të tjera. Ai do të drejtojë një treg trilion dollarësh dhe do të ndihmojë sektorët tradicionalë në rritjen e vlerës së shtuar të industrive dhe sjelljen e ndryshimeve revolucionare në strukturën industriale dhe jetën njerëzore. Sipas parashikimeve nga organizatat autoritare, industria e elektronikës fleksibël do të jetë me vlerë 46.94 miliardë dollarë në 2018 dhe 301 miliardë dollarë në 2028, me një normë të përbërë rritjeje vjetore prej gati 30% nga 2011 në 2028 dhe është në një trend afatgjatë. rritje të shpejtë.

Bateri fleksibël - arteria e elektronikës së konsumit në të ardhmen 〡 Mizuki Capital origjinal
Figura 1: Zinxhiri fleksibël i industrisë së baterive

Bateria fleksibël është një pjesë jetike e fushës së elektronikës fleksibël. Ato mund të përdoren në telefona celularë të palosshëm, pajisje që vishen, veshje të ndritshme dhe zona të tjera dhe kanë një kërkesë të gjerë tregu. Sipas një raporti kërkimor mbi parashikimin e tregut global fleksibël të baterive 2020 të lëshuar nga Markets and Markets, deri në vitin 2020, tregu global fleksibël i baterive pritet të arrijë në 617 milionë dollarë amerikanë. Nga viti 2015 deri në vitin 2020, bateria fleksibël do të rritet me një normë të përbërë rritjeje vjetore prej 53.68%. Rrit. Si një industri tipike në rrjedhën e poshtme të baterive fleksibël, industria e pajisjeve të veshura pritet të dërgojë 280 milionë njësi në vitin 2021. Ndërsa hardueri tradicional hyn në një periudhë pengese dhe aplikime novatore të teknologjive të reja, pajisjet e veshura sjellin një periudhë të re zhvillimi të shpejtë. Do të ketë një kërkesë në shkallë të gjerë për bateri fleksibël.

Megjithatë, industria fleksibël e baterive ende përballet me shumë sfida dhe problemi më i madh janë çështjet teknike. Industria fleksibël e baterive ka barriera të larta për hyrjen dhe shumë çështje si materialet, strukturat dhe proceset e prodhimit duhet të zgjidhen. Aktualisht, shumë punë kërkimore janë ende në fazën laboratorike, dhe ka shumë pak kompani që mund të kryejnë prodhim masiv.

3.Drejtimi teknik i baterive fleksibël

Drejtimi teknik për realizimin e baterive fleksibël ose shtrirëse është kryesisht projektimi i strukturave të reja dhe materialeve fleksibël. Në mënyrë të veçantë, janë kryesisht tre kategoritë e mëposhtme:

3.1. Bateria e filmit të hollë

Parimi bazë i baterive me shtresë të hollë është përdorimi i trajtimit ultra të hollë të materialeve në secilën shtresë baterie për të lehtësuar lakimin dhe, së dyti, për të përmirësuar performancën e ciklit duke modifikuar materialin ose elektrolitin. Bateritë me film të hollë përfaqësojnë kryesisht bateri qeramike litium nga Taiwan Huineng dhe bateri polimer zink nga Imprint Energy në Shtetet e Bashkuara. Avantazhi i këtij lloji të baterisë është se mund të arrijë një shkallë të caktuar përkuljeje dhe është ultra e hollë (<1 mm); disavantazhi është se IT nuk mund ta zgjasë, jeta prishet shpejt pas kthimit, kapaciteti është i vogël (niveli miliamp-orë) dhe kostoja është e lartë.

3.2. Bateria e printuar (bateri letre)

Ashtu si bateritë me shtresë të hollë, bateritë e letrës janë bateri që përdorin film të hollë si bartës. Dallimi është se një bojë speciale e bërë nga materiale përçuese dhe nanomateriale karboni është e veshur në film gjatë procesit të përgatitjes. Karakteristikat e baterive të letrës të printuara me film të hollë janë të buta, të lehta dhe të holla. Edhe pse ato kanë fuqi më të ulët se bateritë me shtresë të hollë, ato janë më miqësore me mjedisin - përgjithësisht një bateri e disponueshme.

Bateritë e letrës i përkasin elektronikës së printuar dhe të gjithë përbërësit ose pjesët e tyre plotësohen me metoda të prodhimit të printimit. Në të njëjtën kohë, produktet elektronike të printuara janë dy-dimensionale dhe kanë karakteristika fleksibël.

3.3. Bateria e dizajnit të strukturës së re (bateri fleksibël me kapacitet të madh)

Bateritë me film të hollë dhe bateritë e printuara janë të kufizuara nga vëllimi dhe mund të arrijnë vetëm produkte me fuqi të ulët. Dhe më shumë skenarë aplikimi kanë më shumë kërkesë për fuqi të jashtëzakonshme. Kjo i bën bateritë fleksibël 3D me film jo të hollë një treg të nxehtë. Për shembull, bateria e tanishme popullore fleksibël me kapacitet të madh, e shtrirë e realizuar nga struktura e urës së ishullit. Parimi i kësaj baterie është struktura seri-paralele e paketës së baterisë. Vështirësia qëndron në përçueshmërinë e lartë dhe lidhjen e besueshme midis baterive, të cilat mund të shtrihen dhe përkulen, dhe të jashtme Mbroni dizajnin e paketimit. Avantazhi i këtij lloji të baterisë është se mund të shtrihet, përkulet dhe rrotullohet. Kur ktheni, vetëm përkulja e lidhësit nuk ndikon në jetëgjatësinë e vetë baterisë. Ka kapacitet të madh (niveli amper-orë) dhe kosto të ulët; Disavantazhi është se butësia lokale nuk është aq e mirë sa një bateri ultra e hollë. Bëhu i vogël. Ekziston edhe një strukturë origami, e cila palos letrën 2D-dimensionale në forma të ndryshme në hapësirën 3D duke e palosur dhe përkulur. Kjo teknologji origami aplikohet në bateritë litium-jon, dhe kolektori aktual, elektroda pozitive, elektroda negative, etj., palosen sipas këndeve të ndryshme të palosjes. Kur shtrihet dhe përkulet, bateria mund të përballojë shumë presion për shkak të efektit të palosjes dhe ka elasticitet të mirë. Nuk do të ndikojë në performancën. Përveç kësaj, ata shpesh adoptojnë një strukturë në formë vale, domethënë një strukturë të shtrirë në formë vale. Materiali aktiv aplikohet në pjesën e shtyllës metalike në formë vale për të krijuar një elektrodë të shtrirë. Bateria e litiumit e bazuar në këtë strukturë është shtrirë dhe përkulur shumë herë. Mund të mbajë ende një kapacitet të mirë cikli.

Bateritë tepër të holla përdoren përgjithësisht në produkte elektronike të holla si kartat elektronike, bateritë e printuara zakonisht përdoren në skenarë me përdorim të vetëm si etiketat RFID dhe bateritë fleksibël me kapacitet të madh përdoren kryesisht në produkte elektronike inteligjente si orët dhe telefonat celularë. që kërkojnë kapacitet të madh. Superiore.

4.Peizazhi konkurrues i baterive fleksibël

Tregu fleksibël i baterive është ende në zhvillim dhe lojtarët pjesëmarrës janë kryesisht prodhues tradicionalë të baterive, gjigantë të teknologjisë dhe kompani fillestare. Megjithatë, aktualisht nuk ka asnjë prodhues dominues globalisht, dhe hendeku midis kompanive nuk është i madh, dhe ato janë në thelb në fazën e R&D.

Nga një këndvështrim rajonal, kërkimi dhe zhvillimi aktual i baterive fleksibël janë të përqendruara kryesisht në Shtetet e Bashkuara, Korenë e Jugut dhe Tajvan, si Imprint Energy në Shtetet e Bashkuara, Hui Neng Taiwan, LG Chem në Korenë e Jugut, etj. Gjigantët e teknologjisë si Apple, Samsung dhe Panasonic po vendosin gjithashtu në mënyrë aktive bateri fleksibël. Kina kontinentale ka bërë disa zhvillime në fushën e baterive të letrës. Kompanitë e listuara si Evergreen dhe Jiulong Industrial kanë mundur të arrijnë prodhim masiv. Disa biznese fillestare janë shfaqur gjithashtu në drejtime të tjera teknike, të tilla si Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology dhe Jizhan Technology. Në të njëjtën kohë, institucione të rëndësishme kërkimore shkencore po zhvillojnë gjithashtu drejtime të reja teknologjike.

Në vijim do të analizohen dhe krahasohen shkurtimisht produktet dhe dinamika e kompanisë së disa zhvilluesve të mëdhenj në fushën e baterive fleksibël:

Tajvan Huineng

Bateri qeramike litium me pllakë të butë FLCB

1. Bateria qeramike e litiumit në gjendje të ngurtë është e ndryshme nga elektroliti i lëngshëm i përdorur në baterinë e disponueshme të litiumit. Nuk do të rrjedhë edhe nëse është thyer, goditur, shpuar ose djegur dhe nuk do të marrë flakë, djegie ose shpërthen. Performancë e mirë sigurie
2. Ultra e hollë, më e holla mund të arrijë 0.38 mm
3. Dendësia e baterisë nuk është aq e lartë sa ajo e baterive të litiumit. 33 mm34mmBateria qeramike litium 0.38 mm ka një kapacitet prej 10.5 mAh dhe një densitet energjie prej 91 Wh/L.
4. Nuk është fleksibël; ai mund të jetë vetëm i përkulur dhe nuk mund të shtrihet, ngjeshet ose përdredhet.

Në gjysmën e dytë të 2018, ndërtoni super fabrikën e parë në botë të baterive qeramike litium në gjendje të ngurtë.

Koreja e Jugut LG Chem

Bateri kabllore

1. Ka fleksibilitet të shkëlqyeshëm dhe mund të përballojë një shkallë të caktuar shtrirjeje
2. Është më fleksibël dhe nuk ka nevojë të vendoset brenda pajisjeve elektronike si bateritë tradicionale litium-jon. Mund të vendoset kudo dhe mund të integrohet mirë në dizajnin e produktit.
3. Bateria kabllore ka kapacitet të vogël dhe kosto të lartë prodhimi
4. Nuk ka ende prodhim energjie

Imprint Energy, SHBA

Bateri polimer zink

1. Tepër e hollë, performancë e mirë dinamike e sigurisë në përkulje
2. Zinku është më pak toksik se bateritë e litiumit dhe është një zgjedhje më e sigurt për pajisjet që përdoren për njerëzit

Karakteristikat ultra të holla kufizojnë kapacitetin e baterisë dhe performanca e sigurisë së baterisë së zinkut ende ka nevojë për inspektim afatgjatë të tregut. Koha e gjatë e konvertimit të produktit

Bashkohuni me Semtech për të hyrë në fushën e Internetit të Gjërave

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Bateri letre

1. Është prodhuar në masë dhe është përdorur në etiketat RFID, mjekësi dhe fusha të tjera

Mund të personalizojë 2. Madhësia, trashësia dhe forma janë sipas nevojave të përdoruesve dhe mund të rregullojë pozicionin e elektrodave pozitive dhe negative të baterisë.

1. Bateria e letrës është për përdorim një herë dhe nuk mund të ringarkohet
2. Fuqia është e vogël dhe skenarët e përdorimit janë të kufizuar. Mund të zbatohet vetëm për etiketat elektronike RFID, sensorët, kartat inteligjente, paketimet inovative, etj.
3. Përfundoni blerjen në pronësi të plotë të Enfucell në Finlandë në 2018
4. Mori 70 milion RMB financim në 2018

HOPPT BATTERY

Bateri për printim 3D

1. Procesi i ngjashëm i printimit 3D dhe teknologjia e përforcimit të nanofibrave
2. Bateria fleksibël litiumi ka karakteristikat e lehta, të hollë dhe fleksibël

5. Zhvillimi i ardhshëm i baterive fleksibël

Aktualisht, bateritë fleksibël kanë ende një rrugë të gjatë për të bërë në treguesit e performancës elektrokimike si kapaciteti i baterisë, densiteti i energjisë dhe jeta e ciklit. Bateritë e zhvilluara në laboratorët ekzistues në përgjithësi kanë kërkesa të larta procesi, efikasitet të ulët prodhimi dhe kosto të lartë, të cilat janë të papërshtatshme për prodhimin industrial në shkallë të gjerë. Në të ardhmen, kërkimi i materialeve fleksibël të elektrodës dhe elektroliteve të ngurta me performancë të shkëlqyer gjithëpërfshirëse, dizajn inovativ të strukturës së baterisë dhe zhvillimi i proceseve të reja të përgatitjes së baterive në gjendje të ngurtë janë drejtime të reja.

Për më tepër, pika më e rëndësishme e dhimbjes në industrinë aktuale të baterive është jetëgjatësia e baterisë. Në të ardhmen, prodhuesit e baterive që mund të arrijnë një pozicion të favorshëm duhet të zgjidhin problemin e jetëgjatësisë së baterisë dhe prodhimit fleksibël në të njëjtën kohë. Aplikimi i burimeve të reja të energjisë (si energjia diellore dhe bioenergjia) ose materialeve të reja (si grafeni) pritet të zgjidhë këto dy probleme njëkohësisht.

Bateritë fleksibël po bëhen aorta e elektronikës së konsumit në të ardhmen. Në të ardhmen e parashikueshme, përparimet teknologjike në të gjithë fushën e elektronikës fleksibël të përfaqësuar nga bateritë fleksibël do të sjellin në mënyrë të pashmangshme ndryshime të jashtëzakonshme në industritë e sipërme dhe të poshtme.