Bateria malgua: etorkizuneko kontsumo-elektronikaren arteria

Bizi-mailaren hobekuntzarekin eta teknologiaren garapenarekin, elektronika malguak gero eta arreta handiagoa jaso du. Teknologia elektroniko malguaren aurrerapenak produktuaren forma sakon alda dezake osasunean, wearablean, Internet of Everything eta baita robotikan ere, eta merkatu potentzial handia du.

Bizi-mailaren hobekuntzarekin eta teknologiaren garapenarekin, elektronika malguak gero eta arreta handiagoa jaso du. Teknologia elektroniko malguaren aurrerapenak produktuaren forma sakon alda dezake osasunean, wearablean, Internet of Everything eta baita robotikan ere, eta merkatu potentzial handia du.

Enpresa askok ikerketa eta garapen asko inbertitu dituzte, bata bestearen atzetik hurrengo belaunaldiko teknologiaren hedapen goiztiarra eta produktu berrien garapena. Azkenaldian, telefono mugikor tolesgarriak norabide gogoko bihurtu dira. Tolestea produktu elektronikoen lehen urratsa da ohiko zurruntasunetik malgutasunera pasatzeko.

Samsung Galaxy Fold-ek eta Huawei Mate X-ek telefono tolesgarriak ekarri dituzte publikoaren ikuspuntutik eta benetan komertzialak dira, baina haien konponbideak erditik daude. OLED pantaila malguaren pieza osoa erabiltzen den arren, gainerakoa da. Gailua ezin da tolestu edo tolestu. Gaur egun, telefono mugikor malguak bezalako gailu malguentzako benetako muga faktorea ez da pantaila bera baizik eta elektronika malguaren berrikuntza, batez ere bateria malguak. Energia hornidurako bateriak gailuaren bolumenaren zatirik handiena hartzen du askotan, beraz, ziurrenik ezinbesteko zatia da benetako malgutasuna eta tolesgarritasuna lortzeko. Gainera, gailu eramangarriek, hala nola, erloju adimendunek eta eskumuturreko adimendunek, bateria zurrun tradizionalak erabiltzen dituzte oraindik, tamainaz mugatuak direnak, eta ondorioz bateriaren iraupena sarritan sakrifikatzen da. Hori dela eta, gaitasun handiko eta malgutasun handiko bateria malguak faktore iraultzaileak dira telefono mugikor tolesgarrietan eta gailu eramangarrietan.

1.Bateria malguen definizioa eta abantailak

Bateria malgua oro har, tolestu eta behin eta berriz erabili daitezkeen pilei erreferentzia egiten die. Beraien propietateen artean, tolesgarriak, luzagarriak, tolesgarriak eta biragarriak; litio-ioizko bateriak, zink-manganeso bateriak edo zilar-zink bateriak izan daitezke, edo baita Superkondentsadorea ere. Tolestura eta luzatze prozesuan bateria malguaren zati bakoitzak deformazio jakin bat jasaten duenez, bateria malguaren zati bakoitzaren materialek eta egiturak errendimendua mantendu behar dute hainbat aldiz tolestu eta luzatu ondoren. Jakina, arlo honetan eskakizun teknikoak oso handiak dira. Alta. Gaur egungo litiozko bateria zurrunak deformazioa jasan ondoren, bere errendimendua oso kaltetuta egongo da eta segurtasun arriskuak ere egon daitezke. Hori dela eta, bateria malguek material eta egitura-diseinu berriak behar dituzte.

Ohiko bateria zurrunekin alderatuta, bateria malguek ingurumen-egokigarritasun handiagoa dute, talkaren aurkako errendimendua eta segurtasun hobea dute. Gainera, bateria malguek produktu elektronikoak norabide ergonomikoago batean garatzea eragin dezakete. Bateria malguek hardware adimendunaren kostua eta bolumena nabarmen murriztu ditzakete, gaitasun berriak gehitu eta lehendik dauden gaitasunak hobetu ditzakete, hardware berritzaileak eta mundu fisikoak aurrekaririk gabeko integrazio sakona lortzeko aukera emanez.

2.Bateria malguen merkatuaren tamaina

Elektronika malgua industria elektronika industriaren hurrengo garapen joera nagusitzat jotzen da. Bere garapen azkarraren eragileak merkatuaren eskaera handia eta politika nazional indartsuak dira. Atzerriko herrialde askok dagoeneko formulatu dituzte elektronika malgurako ikerketa-planak. Esaterako, AEBetako FDCASU plana, Europar Batasuneko Horizon Proiektua, Hego Koreako "Korea Green IT National Strategy" eta abar, Txinako 12. eta 13. Bost Urteko Txinako Natur Zientzien Fundazioak elektronika malgua ere barne hartzen du ikerketa-eremu garrantzitsu gisa. mikro-nano fabrikazioa.

Zirkuitu elektronikoak, material funtzionalak, mikro-nano fabrikazioa eta beste teknologia-eremu batzuk integratzeaz gain, teknologia elektroniko malguak erdieroaleak, ontziak, probak, ehunak, produktu kimikoak, zirkuitu inprimatuak, pantaila-panelak eta beste industria batzuk ere barne hartzen ditu. Bilioi dolarreko merkatua bultzatuko du eta sektore tradizionalei lagunduko die industrien balio erantsia areagotzen eta industria-egituran eta giza bizitzan aldaketa iraultzaileak ekartzen. Erakunde autoritarioen aurreikuspenen arabera, elektronika malguaren industriak 46.94 mila milioi dolar balioko ditu 2018an eta 301 milioi dolar 2028an, 30tik 2011ra arteko urteko hazkunde tasa konposatua ia % 2028ekoa izango da, eta epe luzerako joeran dago. hazkunde azkarra.

Bateria malgua: etorkizuneko kontsumo-elektronikaren arteria 〡 Mizuki Capital originala
1. Irudia: Baterien industria-kate malgua

Bateria malguak elektronika malguaren eremuan ezinbestekoak dira. Telefono mugikor tolesgarrietan, gailu eramangarrietan, arropa distiratsuetan eta beste eremu batzuetan erabil daitezke eta merkatuaren eskaera zabala dute. Markets and Markets-ek igorritako 2020rako bateria malguaren merkatu globalaren aurreikuspenaren arabera, 2020rako, bateria malguaren merkatu globala AEBetako 617 milioi dolarra iritsiko dela espero da. 2015etik 2020ra, bateria malgua haziko da urteko %53.68ko hazkunde-tasa konposatuan. Handitu. Bateria malguaren beheranzko industria tipikoa denez, gailu eramangarrien industriak 280 milioi unitate bidaltzea espero da 2021ean. Hardware tradizionalak botila-lepoan eta teknologia berrien aplikazio berritzaileetan sartzen diren heinean, gailu eramangarriek garapen azkarreko aldi berri bati hasiera emango diote. Pila malguen eskaria handia izango da.

Hala ere, bateria malguaren industriak erronka asko ditu oraindik, eta arazo handiena arazo teknikoak dira. Baterien industria malguak sartzeko oztopo handiak ditu, eta materialak, egiturak eta ekoizpen-prozesuak bezalako arazo asko konpondu behar dira. Gaur egun, ikerketa lan asko laborategi fasean daude oraindik, eta oso gutxi dira ekoizpen masiboa egin dezaketen enpresa.

3.Bateria malguen norabide teknikoa

Bateria malguak edo luzagarriak egiteko norabide teknikoa egitura berrien eta material malguen diseinua da batez ere. Zehazki, hiru kategoria hauek daude nagusiki:

3.1.Film meheko bateria

Film meheko baterien oinarrizko printzipioa bateria-geruza bakoitzean materialen tratamendu ultramehea erabiltzea da, tolestura errazteko eta, bigarrenik, zikloaren errendimendua hobetzeko materiala edo elektrolitoa aldatuz. Film meheko bateriak, batez ere, Taiwan Huineng-eko litio zeramikazko bateriak eta Estatu Batuetako Imprint Energy-ko zink polimerozko bateriak dira. Mota honetako bateriaren abantaila da tolestura-maila jakin bat lor dezakeela eta oso mehea dela (<1mm); desabantaila da IT ezin duela luzatu, biratu ondoren bizitza azkar gainditzen duela, ahalmena txikia da (miliam-orduko maila) eta kostua handia da.

3.2.Bateria inprimatua (paperezko bateria)

Film meheko bateriak bezala, paperezko bateriak film mehea garraiolari gisa erabiltzen duten bateriak dira. Desberdintasuna da material eroalez eta karbono nanomaterialez egindako tinta berezi bat estaltzen dela filmaren gainean prestaketa prozesuan. Film meheko paper inprimatutako baterien ezaugarriak leunak, arinak eta meheak dira. Film meheko bateriak baino potentzia txikiagoa duten arren, ingurumena errespetatzen dute; normalean, botatzeko bateria bat da.

Paperezko bateriak inprimatutako elektronikari dagozkio, eta haien osagai edo zati guztiak inprimatzeko ekoizpen-metodoen bidez osatzen dira. Aldi berean, inprimatutako produktu elektronikoak bi dimentsiokoak dira eta ezaugarri malguak dituzte.

3.3.Egituraren diseinuko bateria berria (ahalmen handiko bateria malgua)

Film meheko bateriak eta inprimatutako bateriak bolumenaren arabera mugatuta daude eta potentzia baxuko produktuak soilik lor ditzakete. Eta aplikazio-eszenatoki gehiagok botere izugarria eskatzen dute. Horrek film meheak ez diren 3D bateria malguak merkatu bero bihurtzen ditu. Esate baterako, uharteko zubiaren egiturak gauzatutako egungo bateria malgu eta luzagarri handiko edukiera ezaguna. Bateria honen printzipioa bateria paketearen serie paraleloen egitura da. Zailtasuna eroankortasun handian eta baterien arteko lotura fidagarrian datza, luzatu eta tolestu daitezkeenak, eta kanpoko paketearen diseinua babestu. Bateria mota honen abantaila luzatu, tolestu eta bihurritu daitekeela da. Biratzean, konektorea tolesteak bakarrik ez du bateriaren bizitzari eragiten. Edukiera handia (ampere-orduko maila) eta kostu baxua du; desabantaila da tokiko leuntasuna ez dela bateria ultramehe bat bezain ona. Txikia izan. Origami egitura bat ere badago, 2D dimentsioko papera 3D espazioan forma ezberdinetan tolesten duena tolestuz eta tolestuz. Origami teknologia hau litio-ioizko pilei aplikatzen zaie, eta korronte-kolektorea, elektrodo positiboa, elektrodo negatiboa, etab., toleste-angelu ezberdinen arabera tolesten dira. Luzatzen eta tolestuta dagoenean, bateriak presio handia jasan dezake toleste efektuaren ondorioz eta elastikotasun ona du. Ez du errendimenduan eragingo. Horrez gain, sarritan uhin-formako egitura hartzen dute, hau da, uhin-formako egitura luzagarria. Material aktiboa uhin formako metalezko polo-piezari aplikatzen zaio elektrodo luzagarri bat egiteko. Egitura honetan oinarritutako litiozko bateria askotan luzatu eta tolestu da. Ziklo-ahalmen ona mantendu dezake oraindik.

Bateria ultrameheak, oro har, produktu elektroniko meheetan erabiltzen dira, hala nola txartel elektronikoetan, inprimatutako bateriak normalean erabilera bakarreko agertokietan erabiltzen dira, hala nola RFID etiketak, eta gaitasun handiko bateria malguak produktu elektroniko adimendunetan erabiltzen dira batez ere, hala nola erlojuak eta telefono mugikorrak. ahalmen handia eskatzen dutenak. Goi-mailakoa.

4.Bateria malguen panorama lehiakorra

Baterien merkatu malgua sortzen ari da oraindik, eta parte hartzen duten eragileak bateriaren fabrikatzaile tradizionalak, erraldoi teknologikoak eta enpresa berriak dira batez ere. Hala ere, gaur egun ez dago fabrikatzaile nagusirik mundu osoan, eta enpresen arteko aldea ez da handia, eta funtsean I+G fasean daude.

Eskualdearen ikuspegitik, egungo bateria malguen ikerketa eta garapena Estatu Batuetan, Hego Korean eta Taiwanen kontzentratzen da batez ere, hala nola, Imprint Energy Estatu Batuetan, Hui Neng Taiwan, LG Chem Hego Korean, etab. Teknologia erraldoiak hala nola, Apple, Samsung eta Panasonic bateria malguak ere aktiboki zabaltzen ari dira. Txina kontinentalak zenbait garapen egin ditu paperezko baterien alorrean. Evergreen eta Jiulong Industrial bezalako enpresa kotizatuak ekoizpen masiboa lortzeko gai izan dira. Beste norabide tekniko batzuetan ere sortu dira hainbat startup, hala nola Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology eta Jizhan Technology. Aldi berean, ikerketa zientifikoko erakunde esanguratsuak norabide teknologiko berriak garatzen ari dira.

Jarraian, bateria malguen alorreko hainbat garatzaile nagusiren produktuak eta konpainiaren dinamika laburki aztertu eta alderatuko dira:

Taiwan Huineng

FLCB plaka biguna litio zeramikazko bateria

1. Egoera solidoko litio zeramikazko bateria eskuragarri dagoen litiozko baterian erabiltzen den elektrolito likidoaren desberdina da. Ez da isuriko hautsi, kolpatu, zulatu edo erre bada ere eta ez du su hartuko, erre edo lehertuko. Segurtasun errendimendu ona
2. Ultra-mehea, meheena 0.38 mm-ra irits daiteke
3. Baterien dentsitatea ez da litiozko baterien bezain handia. 33 mm-koa34mm0.38 mm-ko litio zeramikazko bateriak 10.5 mAh-ko edukiera eta 91Wh/L-ko energia-dentsitatea du.
4. Ez da malgua; tolestu besterik ez dago, eta ezin da luzatu, konprimitu edo bihurritu.

2018ko bigarren seihilekoan, eraiki egoera solidoko litio zeramikazko baterien munduko lehen super fabrika.

Hego Korea LG Chem

Kable bateria

1. Malgutasun bikaina du eta luzatze-maila jakin bat jasan dezake
2. Malguagoa da eta ez du litio-ioizko bateria tradizionalak bezalako ekipamendu elektronikoen barruan jarri behar. Edozein lekutan jar daiteke eta produktuaren diseinuan ondo integra daiteke.
3. Kable bateriak gaitasun txikia eta ekoizpen kostu handia ditu
4. Oraindik ez dago energia-ekoizpenik

Imprint Energy, AEB

Zink polimerozko bateria

1. Ultra-mehea, toleste dinamikoko segurtasun-errendimendu ona
2. Zinka litiozko bateriak baino toxiko txikiagoa da eta aukera seguruagoa da gizakiak erabiltzen dituen ekipoetarako

Ezaugarri ultrameheek bateriaren edukiera mugatzen dute eta zink bateriaren segurtasun-errendimenduak epe luzerako merkatuaren ikuskapena behar du oraindik. Produktu bihurtzeko denbora luzea

Elkartu Semtech-ekin Gauzen Interneten eremuan sartzeko

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Paperezko bateria

1. Masiboki ekoitzi da eta RFID etiketetan, medikuntzan eta beste alor batzuetan erabili da

Pertsonalizatu dezake 2. Tamaina, lodiera eta forma erabiltzaileen beharren araberakoak dira, eta bateriaren elektrodo positibo eta negatiboen posizioa doitu dezake.

1. Paperezko bateria behin erabiltzeko da eta ezin da kargatu
2. Potentzia txikia da, eta erabilera eszenatokiak mugatuak dira. RFID etiketa elektronikoetan, sentsoreetan, txartel adimendunetan, ontzi berritzaileetan eta abarretan soilik aplika daiteke.
3. Osatu Finlandiako Enfucell-en jabetza osoa 2018an
4. 70 milioi RMB finantzaketa jaso zuen 2018an

HOPPT BATTERY

3D inprimatzeko bateria

1. Antzeko 3D inprimaketa-prozesua eta nanozuntza indartzeko teknologia
2. Litiozko bateria malguak argi, mehe eta malguaren ezaugarriak ditu

5.Bateria malguen etorkizuneko garapena

Gaur egun, bateria malguek oraindik bide luzea dute egiteko errendimendu elektrokimikoko adierazleetan, hala nola bateriaren edukiera, energia-dentsitatea eta ziklo-bizitza. Dauden laborategietan garatutako bateriek, oro har, prozesu-eskakizun handiak dituzte, produkzio-eraginkortasun txikia eta kostu handia, eskala handiko industria-ekoizpenerako desegokiak direnak. Etorkizunean, elektrodo-material malguak eta elektrolito solidoak errendimendu integral bikainarekin, bateria-egituraren diseinu berritzailea eta egoera solidoko bateriak prestatzeko prozesu berrien garapena aurrerapausoak dira.

Horrez gain, egungo bateriaren industriaren mingarririk garrantzitsuena bateriaren iraupena da. Etorkizunean, posizio onuragarria lor dezaketen bateria-fabrikatzaileek bateriaren iraupenaren eta ekoizpen malguaren arazoa konpondu beharko dute aldi berean. Energia iturri berrien aplikazioak (esaterako, eguzki-energia eta bioenergia) edo material berrien aplikazioak (esaterako, grafenoa) bi arazo hauek aldi berean konpontzea espero da.

Bateria malguak kontsumo elektronikoaren aorta bilakatzen ari dira etorkizunean. Aurreikusitako etorkizunean, bateria malguek adierazten duten elektronika malguaren eremu osoan izandako aurrerapen teknologikoek ezinbestean aldaketa izugarriak ekarriko dituzte gorako eta beherako industrietan.