Home / Blog / Batterij kennis / Flexibele batterij - de slagader van consumentenelektronica in de toekomst

Flexibele batterij - de slagader van consumentenelektronica in de toekomst

15 okt, 2021

By hoppt

Met de verbetering van de levensstandaard en de ontwikkeling van technologie krijgt flexibele elektronica steeds meer aandacht. De vooruitgang van flexibele elektronische technologie kan de productvorm op het gebied van gezondheid, wearables, Internet of Everything en zelfs robotica ingrijpend veranderen en heeft een enorm marktpotentieel.

Met de verbetering van de levensstandaard en de ontwikkeling van technologie krijgt flexibele elektronica steeds meer aandacht. De vooruitgang van flexibele elektronische technologie kan de productvorm op het gebied van gezondheid, wearables, Internet of Everything en zelfs robotica ingrijpend veranderen en heeft een enorm marktpotentieel.

Veel bedrijven hebben veel in onderzoek en ontwikkeling geïnvesteerd, de ene na de andere vroege implementatie van de volgende generatie technologie en de ontwikkeling van nieuwe producten. Onlangs zijn opvouwbare mobiele telefoons een favoriete richting geworden. Vouwen is de eerste stap voor elektronische producten om te verschuiven van traditionele stijfheid naar flexibiliteit.

Samsung Galaxy Fold en Huawei Mate X hebben opvouwbare telefoons onder de aandacht van het publiek gebracht en zijn echt commercieel, maar hun oplossingen zijn allemaal in tweeën scharnierend. Hoewel er een heel stuk flexibel OLED-scherm is gebruikt, is de rest Het apparaat kan niet worden gevouwen of gebogen. Op dit moment is de echte beperkende factor voor flexibele apparaten zoals flexibele mobiele telefoons niet langer het scherm zelf, maar de innovatie van flexibele elektronica, met name flexibele batterijen. De batterij van de energievoorziening neemt vaak het grootste deel van het volume van het apparaat in beslag, dus het is ook het meest waarschijnlijke essentiële onderdeel om echte flexibiliteit en buigbaarheid te bereiken. Bovendien gebruiken draagbare apparaten zoals smartwatches en slimme armbanden nog steeds traditionele stijve batterijen, die beperkt in omvang zijn, waardoor de levensduur van de batterij vaak wordt opgeofferd. Daarom zijn flexibele batterijen met grote capaciteit en hoge flexibiliteit een revolutionaire factor in opvouwbare mobiele telefoons en draagbare apparaten.

1.Definitie en voordelen van flexibele batterijen:

Flexibele batterij verwijzen in het algemeen naar batterijen die kunnen worden gebogen en herhaaldelijk kunnen worden gebruikt. Hun eigenschappen omvatten buigbaar, rekbaar, opvouwbaar en draaibaar; het kunnen lithium-ionbatterijen, zink-mangaanbatterijen of zilver-zinkbatterijen zijn, of zelfs supercondensatoren. Aangezien elk onderdeel van de flexibele batterij een bepaalde vervorming ondergaat tijdens het vouw- en rekproces, moeten de materialen en structuur van elk onderdeel van de flexibele batterij hun prestaties behouden na verschillende keren vouwen en strekken. Uiteraard zijn de technische eisen op dit gebied zeer hoog. Hoog. Nadat de huidige stijve lithiumbatterij is vervormd, zullen de prestaties ernstig worden beschadigd en kunnen er zelfs veiligheidsrisico's ontstaan. Daarom vereisen flexibele batterijen gloednieuwe materialen en structurele ontwerpen.

In vergelijking met traditionele stijve batterijen hebben flexibele batterijen een groter aanpassingsvermogen aan het milieu, betere antibotsingsprestaties en een betere veiligheid. Bovendien kunnen flexibele batterijen ervoor zorgen dat elektronische producten zich in een meer ergonomische richting ontwikkelen. Flexibele batterijen kunnen de kosten en het volume van intelligente hardware aanzienlijk verlagen, nieuwe mogelijkheden toevoegen en bestaande mogelijkheden verbeteren, waardoor innovatieve hardware en de fysieke wereld een ongekend diepe integratie kunnen bereiken.

2.De marktomvang van flexibele batterijen

De flexibele elektronica-industrie wordt beschouwd als de volgende belangrijke ontwikkelingstrend van de elektronica-industrie. De drijvende factoren voor de snelle ontwikkeling zijn de enorme marktvraag en krachtig nationaal beleid. Veel buitenlanden hebben al onderzoeksplannen voor flexibele elektronica opgesteld. Zoals het Amerikaanse FDCASU-plan, het Horizon-project van de Europese Unie, de "Korea Green IT National Strategy" van Zuid-Korea, enzovoort, omvat China's Natural Science Foundation of China's 12e en 13e vijfjarenplan ook flexibele elektronica als een belangrijk onderzoeksgebied van micro-nano fabricage.

Naast de integratie van elektronische schakelingen, functionele materialen, micro-nano-productie en andere technologiegebieden, omvat flexibele elektronische technologie ook halfgeleiders, verpakkingen, testen, textiel, chemicaliën, gedrukte schakelingen, displaypanelen en andere industrieën. Het zal een markt van biljoenen dollars aandrijven en traditionele sectoren helpen bij het vergroten van de toegevoegde waarde van industrieën en het brengen van revolutionaire veranderingen in de industriële structuur en het menselijk leven. Volgens voorspellingen van gezaghebbende organisaties zal de flexibele elektronica-industrie 46.94 miljard dollar waard zijn in 2018 en 301 miljard dollar in 2028, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van bijna 30% van 2011 tot 2028, en zich in een langetermijntrend bevinden. snelle groei.

Flexibele batterij - de slagader van consumentenelektronica in de toekomst 〡 Mizuki Capital origineel
Figuur 1: Flexibele keten van de batterijindustrie

Flexibele batterijen zijn een essentieel onderdeel van flexibele elektronica. Ze kunnen worden gebruikt in opvouwbare mobiele telefoons, draagbare apparaten, lichte kleding en andere gebieden en hebben een brede marktvraag. Volgens een onderzoeksrapport over de wereldwijde marktvoorspelling voor flexibele batterijen voor 2020, uitgegeven door Markets and Markets, wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor flexibele batterijen in 2020 617 miljoen US dollar zal bereiken. Van 2015 tot 2020 zal de flexibele batterij groeien met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 53.68%. Toenemen. Als een typische downstream-industrie van flexibele batterijen, wordt verwacht dat de sector van draagbare apparaten in 280 2021 miljoen eenheden zal verzenden. Terwijl traditionele hardware een knelpuntperiode ingaat en innovatieve toepassingen van nieuwe technologieën, luiden draagbare apparaten een nieuwe periode van snelle ontwikkeling in. Er zal op grote schaal vraag zijn naar flexibele batterijen.

De flexibele batterij-industrie staat echter nog steeds voor veel uitdagingen, en het grootste probleem zijn technische problemen. De flexibele batterij-industrie heeft hoge toetredingsdrempels en veel problemen zoals materialen, constructies en productieprocessen moeten worden opgelost. Op dit moment bevindt veel onderzoekswerk zich nog in de laboratoriumfase en zijn er maar weinig bedrijven die massaproductie kunnen uitvoeren.

3.Technische richting van flexibele batterijen;

De technische richting voor het realiseren van flexibele of rekbare batterijen is vooral het ontwerpen van nieuwe constructies en flexibele materialen. Concreet zijn er voornamelijk de volgende drie categorieën:

3.1. Dunne filmbatterij:

Het basisprincipe van dunnefilmbatterijen is om een ​​ultradunne behandeling van de materialen in elke batterijlaag te gebruiken om het buigen te vergemakkelijken en, ten tweede, de cyclusprestaties te verbeteren door het materiaal of de elektrolyt te wijzigen. Dunnefilmbatterijen vertegenwoordigen voornamelijk lithiumkeramische batterijen uit Taiwan Huineng en zinkpolymeerbatterijen van Imprint Energy in de Verenigde Staten. Het voordeel van dit soort accu's is dat deze een zekere mate van buiging kan bereiken en ultradun is (<1mm); het nadeel is dat IT het niet kan uitrekken, de levensduur snel achteruit gaat na het draaien, de capaciteit klein is (milliampère-uur) en de kosten hoog zijn.

3.2. Geprinte batterij (papieren batterij)

Net als dunnefilmbatterijen zijn papieren batterijen batterijen die dunnefilm als drager gebruiken. Het verschil is dat tijdens het voorbereidingsproces een speciale inkt van geleidende materialen en koolstofnanomaterialen op de film wordt gecoat. De kenmerken van met dunne film bedrukt papier zijn zacht, licht en dun. Hoewel ze een lager stroomverbruik hebben dan dunne-filmbatterijen, zijn ze milieuvriendelijker - over het algemeen een wegwerpbatterij.

Papieren batterijen behoren tot gedrukte elektronica en al hun componenten of onderdelen worden voltooid door productiemethoden te printen. Tegelijkertijd zijn gedrukte elektronische producten tweedimensionaal en hebben ze flexibele eigenschappen.

3.3.Nieuwe structuurontwerpbatterij (flexibele batterij met grote capaciteit)

Dunne-filmbatterijen en bedrukte batterijen zijn beperkt in volume en kunnen alleen producten met een laag stroomverbruik bereiken. En meer toepassingsscenario's hebben meer vraag naar enorm vermogen. Dit maakt niet-dunne film 3D flexibele batterijen een populaire markt. Bijvoorbeeld de huidige populaire flexibele, rekbare batterij met grote capaciteit, gerealiseerd door de eilandbrugstructuur. Het principe van deze batterij is de serie-parallelle opbouw van het batterijpakket. De moeilijkheid ligt in de hoge geleidbaarheid en de betrouwbare verbinding tussen de batterijen, die kunnen uitrekken en buigen, en de externe Protect van het ontwerp van het pakket. Het voordeel van dit type batterij is dat het kan rekken, buigen en draaien. Bij het draaien heeft alleen het buigen van de connector geen invloed op de levensduur van de batterij zelf. Het heeft een grote capaciteit (ampère-uurniveau) en lage kosten; het nadeel is dat de lokale zachtheid niet zo goed is als een ultradunne batterij. Wees klein. Er is ook een origami-structuur, die 2D-dimensionaal papier in verschillende vormen in de 3D-ruimte vouwt door te vouwen en te buigen. Deze origami-technologie wordt toegepast op lithium-ionbatterijen en de stroomcollector, positieve elektrode, negatieve elektrode, enz., Worden gevouwen volgens verschillende vouwhoeken. Wanneer uitgerekt en gebogen, kan de batterij veel druk weerstaan ​​door het vouweffect en heeft een goede elasticiteit. Heeft geen invloed op de prestaties. Bovendien nemen ze vaak een golfvormige structuur aan, dat wil zeggen een golfvormige rekbare structuur. Het actieve materiaal wordt op het golfvormige metalen poolstuk aangebracht om een ​​rekbare elektrode te maken. De lithiumbatterij op basis van deze structuur is vele malen uitgerekt en gebogen. Het kan nog steeds een goede cycluscapaciteit behouden.

Ultradunne batterijen worden over het algemeen gebruikt in dunne elektronische producten zoals elektronische kaarten, bedrukte batterijen worden meestal gebruikt in scenario's voor eenmalig gebruik, zoals RFID-tags, en flexibele batterijen met grote capaciteit worden voornamelijk gebruikt in intelligente elektronische producten zoals horloges en mobiele telefoons die een grote capaciteit vereisen. Beter.

4.Het competitieve landschap van flexibele batterijen

De markt voor flexibele batterijen is nog in opkomst en de deelnemende spelers zijn voornamelijk traditionele batterijfabrikanten, technologiereuzen en startende bedrijven. Er is momenteel echter geen dominante fabrikant wereldwijd, en de kloof tussen bedrijven is niet groot, en ze bevinden zich eigenlijk in de R&D-fase.

Vanuit regionaal perspectief is het huidige onderzoek en de ontwikkeling van flexibele batterijen voornamelijk geconcentreerd in de Verenigde Staten, Zuid-Korea en Taiwan, zoals Imprint Energy in de Verenigde Staten, Hui Neng Taiwan, LG Chem in Zuid-Korea, enz. Technologiereuzen zoals Apple, Samsung en Panasonic zetten ook actief flexibele batterijen in. Het vasteland van China heeft bepaalde ontwikkelingen op het gebied van papieren batterijen doorgevoerd. Beursgenoteerde bedrijven als Evergreen en Jiulong Industrial hebben massaproductie weten te realiseren. Verschillende start-ups zijn ook ontstaan ​​in andere technische richtingen, zoals Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology en Jizhan Technology. Tegelijkertijd ontwikkelen belangrijke wetenschappelijke onderzoeksinstellingen ook nieuwe technologische richtingen.

Het volgende zal kort de producten en bedrijfsdynamiek van verschillende grote ontwikkelaars op het gebied van flexibele batterijen analyseren en vergelijken:

Taiwanese Huineng

FLCB zachte plaat lithium-keramische batterij

  1. De solid-state lithium-keramische batterij verschilt van de vloeibare elektrolyt die in de beschikbare lithiumbatterij wordt gebruikt. Het zal niet lekken, zelfs niet als het gebroken, geraakt, doorboord of verbrand is en zal niet vlam vatten, verbranden of exploderen. Goede veiligheidsprestaties
  2. Ultradun, de dunste kan 0.38 mm . bereiken
  3. De batterijdichtheid is niet zo hoog als die van lithiumbatterijen. de 33mm34mm0.38 mm lithium-keramische batterij heeft een capaciteit van 10.5 mAh en een energiedichtheid van 91 Wh/L.
  4. Het is niet flexibel; het kan alleen worden gebogen en kan niet worden uitgerekt, samengedrukt of gedraaid.

Bouw in de tweede helft van 2018 's werelds eerste superfabriek van solid-state lithium-keramische batterijen.

Zuid-Korea LG Chem

Kabel batterij

  1. Het heeft een uitstekende flexibiliteit en is bestand tegen een zekere mate van uitrekken
  2. Het is flexibeler en hoeft niet in elektronische apparatuur te worden geplaatst, zoals traditionele lithium-ionbatterijen. Hij is overal te plaatsen en goed te integreren in het productontwerp.
  3. Kabelbatterij heeft een kleine capaciteit en hoge productiekosten;
  4. Nog geen energieproductie

Impressum Energie, VS

Zink-polymeer batterij

  1. Ultradunne, goede dynamische buigveiligheidsprestaties
  2. Zink is minder giftig dan lithiumbatterijen en is een veiligere keuze voor apparatuur die op mensen wordt gedragen

De ultradunne eigenschappen beperken de batterijcapaciteit en de veiligheidsprestaties van de zinkbatterij vereisen nog steeds marktinspectie op lange termijn. Lange productconversietijd

Sla de handen ineen met Semtech om het gebied van Internet of Things te betreden

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Papieren batterij

  1. Is in massa geproduceerd en is gebruikt in RFID-tags, medische en andere gebieden;

Het kan aanpassen 2. De grootte, dikte en vorm zijn volgens de behoeften van de gebruikers, en het kan de positie van de positieve en negatieve elektroden van de batterij aanpassen.

  1. De papierbatterij is voor eenmalig gebruik en kan niet worden opgeladen
  2. Het vermogen is klein en de gebruiksscenario's zijn beperkt. Het kan alleen van toepassing zijn op elektronische RFID-tags, sensoren, smartcards, innovatieve verpakkingen, enz.
  3. Voltooi de volledige overname van Enfucell in Finland in 2018
  4. In 70 2018 miljoen RMB aan financiering ontvangen

HOPPT BATTERY

3D-printbatterij

  1. Vergelijkbaar 3D-printproces en nanovezelversterkingstechnologie
  2. Flexibele lithiumbatterij heeft de kenmerken van licht, dun en flexibel

5.De toekomstige ontwikkeling van flexibele batterijen

Op dit moment hebben flexibele batterijen nog een lange weg te gaan op het gebied van elektrochemische prestatie-indicatoren zoals batterijcapaciteit, energiedichtheid en levensduur. De batterijen die in de bestaande laboratoria zijn ontwikkeld, hebben over het algemeen hoge procesvereisten, een lage productie-efficiëntie en hoge kosten, die ongeschikt zijn voor grootschalige industriële productie. In de toekomst zijn het zoeken naar flexibele elektrodematerialen en vaste elektrolyten met uitstekende uitgebreide prestaties, innovatief batterijstructuurontwerp en de ontwikkeling van nieuwe voorbereidingsprocessen voor vaste-stofbatterijen baanbrekende richtingen.

Bovendien is de levensduur van de batterij het belangrijkste pijnpunt van de huidige batterij-industrie. In de toekomst moeten batterijfabrikanten die een voordelige positie kunnen bereiken, tegelijkertijd het probleem van de batterijduur en flexibele productie oplossen. De toepassing van nieuwe energiebronnen (zoals zonne-energie en bio-energie) of nieuwe materialen (zoals grafeen) zal naar verwachting deze twee problemen tegelijk oplossen.

Flexibele batterijen worden in de toekomst de aorta van consumentenelektronica. In de nabije toekomst zullen technologische doorbraken op het hele gebied van flexibele elektronica, vertegenwoordigd door flexibele batterijen, onvermijdelijk enorme veranderingen teweegbrengen in de upstream- en downstream-industrieën.

sluiten_wit
dichtbij

Schrijf hier een vraag:

antwoord binnen 6 uur, vragen zijn welkom!