Икемді батарея – болашақта тұрмыстық электрониканың артериясы

Өмір сүру деңгейінің жақсаруы және технологияның дамуымен икемді электроника барған сайын көбірек назар аудара бастады. Икемді электронды технологияның прогрессі денсаулық, киюге болатын, Барлығының Интернеті және тіпті робототехникадағы өнім формасын түбегейлі өзгерте алады және кең нарықтық әлеуетке ие.

Өмір сүру деңгейінің жақсаруы және технологияның дамуымен икемді электроника барған сайын көбірек назар аудара бастады. Икемді электронды технологияның прогрессі денсаулық, киюге болатын, Барлығының Интернеті және тіпті робототехникадағы өнім формасын түбегейлі өзгерте алады және кең нарықтық әлеуетке ие.

Көптеген компаниялар жаңа буын технологиясын бірінен соң бірі ертерек енгізуге және жаңа өнімді әзірлеуге көптеген зерттеулер мен әзірлемелерді инвестициялады. Жақында жиналмалы ұялы телефондар қолайлы бағытқа айналды. Бүктеу - электронды өнімдердің дәстүрлі қаттылықтан икемділікке ауысуының алғашқы қадамы.

Samsung Galaxy Fold және Huawei Mate X жиналмалы телефондарды көпшіліктің назарына әкелді және шын мәнінде коммерциялық болып табылады, бірақ олардың шешімдерінің барлығы жартысы топсалы. Икемді OLED дисплейінің тұтас бөлігі пайдаланылғанымен, қалған бөлігі құрылғыны бүктеу немесе майыстыру мүмкін емес. Қазіргі уақытта икемді ұялы телефондар сияқты икемді құрылғылар үшін нақты шектеу факторы енді экранның өзі емес, икемді электрониканың, әсіресе икемді батареялардың инновациясы болып табылады. Энергиямен жабдықтау батареясы жиі құрылғы көлемінің көп бөлігін алады, сондықтан ол шынайы икемділік пен иілгіштікке жетудің ең маңызды бөлігі болып табылады. Сонымен қатар, ақылды сағаттар мен смарт білезіктер сияқты киілетін құрылғылар әлі де өлшемі шектеулі дәстүрлі қатты батареяларды пайдаланады, нәтижесінде батареяның қызмет ету мерзімі жиі жойылады. Сондықтан сыйымдылығы жоғары, икемділігі жоғары икемді батареялар жиналмалы ұялы телефондар мен киілетін құрылғылардағы революциялық фактор болып табылады.

1.Иілгіш батареялардың анықтамасы және артықшылықтары

Икемді батарея әдетте бүгуге және қайта-қайта пайдалануға болатын батареяларға қатысты. Олардың қасиеттеріне иілгіш, созылатын, жиналмалы және бұралатын; олар литий-ионды батареялар, мырыш-марганец батареялары немесе күміс-мырыш батареялары немесе тіпті суперконденсатор болуы мүмкін. Иілгіш батареяның әрбір бөлігі бүктеу және созу процесінде белгілі бір деформацияға ұшырайтындықтан, икемді батареяның әрбір бөлігінің материалдары мен құрылымы бірнеше рет бүктеу және созылудан кейін өнімділікті сақтауы керек. Әрине, бұл саладағы техникалық талаптар өте жоғары. Жоғары. Ағымдағы қатты литий батареясы деформацияға ұшырағаннан кейін оның өнімділігі айтарлықтай бұзылады және тіпті қауіпсіздік қауіптері болуы мүмкін. Сондықтан икемді батареялар жаңа материалдар мен құрылымдық конструкцияларды қажет етеді.

Дәстүрлі қатты батареялармен салыстырғанда икемді батареялардың қоршаған ортаға бейімделу қабілеті, соқтығысуға қарсы өнімділігі және қауіпсіздігі жоғары. Сонымен қатар, икемді батареялар электронды өнімдерді эргономикалық бағытта дамытуға мүмкіндік береді. Икемді батареялар интеллектуалды жабдықтың құны мен көлемін айтарлықтай төмендетеді, жаңа мүмкіндіктер қосады және бар мүмкіндіктерді жақсартады, инновациялық жабдық пен физикалық әлемге бұрын-соңды болмаған терең интеграцияға қол жеткізуге мүмкіндік береді.

2. Икемді батареялардың нарықтық көлемі

Икемді электроника саласы электроника өнеркәсібінің келесі негізгі даму үрдісі болып саналады. Оның қарқынды дамуының қозғаушы факторлары үлкен нарықтық сұраныс пен күшті ұлттық саясат болып табылады. Көптеген шет елдер икемді электрониканы зерттеу жоспарларын жасап қойған. АҚШ-тың FDCASU жоспары, Еуропалық Одақтың Горизонт жобасы, Оңтүстік Кореяның «Кореяның жасыл ақпараттық технологияларының ұлттық стратегиясы» және т.б. сияқты, Қытайдың 12-ші және 13-ші бесжылдық жоспарындағы Қытайдың Жаратылыстану ғылымдары қоры да икемді электрониканы маңызды зерттеу саласы ретінде қамтиды. микро-нано өндірісі.

Электрондық схемаларды, функционалдық материалдарды, микро-нано өндірісін және басқа технология салаларын біріктірумен қатар, икемді электронды технология жартылай өткізгіштерді, орауыштарды, сынауды, тоқыма бұйымдарын, химиялық заттарды, баспа схемаларын, дисплей панелдерін және басқа салаларды қамтиды. Ол триллион долларлық нарықты басқарады және дәстүрлі секторларға салалардың қосылған құнын арттыруға және өнеркәсіптік құрылым мен адам өміріне революциялық өзгерістер енгізуге көмектеседі. Беделді ұйымдардың болжамдарына сәйкес, икемді электроника саласы 46.94 жылы 2018 миллиард АҚШ долларын және 301 жылы 2028 миллиард АҚШ долларын құрайтын болады, 30 жылдан 2011 жылға дейін күрделі жылдық өсу қарқыны шамамен 2028% құрайды және ұзақ мерзімді трендте. жылдам өсу.

Икемді батарея – болашақтағы тұтыну электроникасының артериясы 〡 Mizuki Capital түпнұсқасы
1-сурет: икемді батарея өнеркәсіп тізбегі

Икемді батарея икемді электроника саласының маңызды бөлігі болып табылады. Оларды жиналмалы ұялы телефондарда, киілетін құрылғыларда, жарқын киімдерде және басқа салаларда қолдануға болады және нарықта кең сұранысқа ие. Markets and Markets шығарған 2020 жаһандық икемді батарея нарығының болжамы туралы зерттеу есебіне сәйкес, 2020 жылға қарай икемді батареялардың жаһандық нарығы 617 миллион АҚШ долларына жетеді деп күтілуде. 2015 жылдан 2020 жылға дейін икемді батарея жылдық күрделі өсу қарқыны 53.68% өседі. Өсу. Икемді аккумулятордың әдеттегі төменгі саласы ретінде, тозуға болатын құрылғылар өнеркәсібі 280 жылы 2021 миллион бірлікті жеткізеді деп күтілуде. Дәстүрлі аппараттық құралдар қиын кезеңге және жаңа технологиялардың инновациялық қолданбаларына кіргендіктен, киілетін құрылғылар қарқынды дамудың жаңа кезеңін бастайды. Иілгіш батареяларға үлкен сұраныс болады.

Дегенмен, икемді батарея өнеркәсібі әлі де көптеген қиындықтарға тап болады және ең үлкен мәселе - техникалық мәселелер. Икемді аккумулятор өнеркәсібіне кіру үшін үлкен кедергілер бар және материалдар, құрылымдар және өндірістік процестер сияқты көптеген мәселелерді шешу қажет. Қазіргі уақытта көптеген ғылыми-зерттеу жұмыстары әлі зертханалық сатыда, ал жаппай өндірісті жүзеге асыратын кәсіпорындар өте аз.

3.Иілгіш батареялардың техникалық бағыты

Иілгіш немесе созылатын батареяларды жүзеге асырудың техникалық бағыты негізінен жаңа құрылымдар мен икемді материалдарды жобалау болып табылады. Атап айтқанда, ең алдымен келесі үш санат бар:

3.1.Жұқа қабықшалы батарея

Жұқа пленкалы аккумуляторлардың негізгі принципі иілуді жеңілдету және екіншіден, материалды немесе электролитті өзгерту арқылы цикл өнімділігін жақсарту үшін әр батарея қабатындағы материалдарды ультра жұқа өңдеуді пайдалану болып табылады. Жұқа пленкалы батареялар негізінен Тайваньдағы Хуиненг литий керамикалық батареяларын және Америка Құрама Штаттарындағы Imprint Energy компаниясының мырыш полимерлі батареяларын білдіреді. Аккумулятордың бұл түрінің артықшылығы оның белгілі бір иілу дәрежесіне қол жеткізуі және өте жұқа (<1мм); кемшілігі - АТ оны соза алмайды, бұрылыстан кейін қызмет мерзімі тез тозып кетеді, сыйымдылығы аз (миллиампер-сағат деңгейі) және құны жоғары.

3.2.Басып шығарылған батарея (қағаз батареясы)

Жұқа үлбірлі батареялар сияқты қағаз батареялары да тасымалдаушы ретінде жұқа үлбірді пайдаланатын батареялар болып табылады. Айырмашылығы, дайындау процесінде пленкаға өткізгіш материалдар мен көміртекті наноматериалдардан жасалған арнайы сия жағылады. Жұқа үлбірлі басып шығарылған қағаз батареяларының сипаттамалары жұмсақ, жеңіл және жұқа. Олардың қуаты жұқа үлбірлі батареяларға қарағанда төмен болғанымен, олар қоршаған ортаға зиянсыз, әдетте бір реттік батарея.

Қағаз батареялары басып шығарылатын электроникаға жатады және олардың барлық құрамдас бөліктері немесе бөліктері басып шығару өндірісінің әдістерімен аяқталады. Сонымен қатар, баспа электронды өнімдер екі өлшемді және икемді сипаттамаларға ие.

3.3.Жаңа құрылымды дизайн аккумуляторы (үлкен сыйымды икемді батарея)

Жұқа үлбірлі батареялар мен басып шығарылған батареялар көлемі бойынша шектелген және тек төмен қуатты өнімдерге қол жеткізе алады. Және көбірек қолданба сценарийлері үлкен қуатқа көбірек сұранысқа ие. Бұл жұқа емес үлдірлі 3D икемді батареяларды ыстық нарыққа айналдырады. Мысалы, қазіргі танымал үлкен сыйымдылықты икемді, созылатын батарея арал көпір құрылымы арқылы жүзеге асырылады. Бұл аккумулятордың принципі аккумулятор жинағының сериялы-параллель құрылымы болып табылады. Қиындық жоғары өткізгіштікте және созылуы және майысуы мүмкін батареялар мен сыртқы Protect орамының дизайны арасындағы сенімді байланыста жатыр. Аккумулятордың бұл түрінің артықшылығы оның созылуы, майысу және бұралуы. Бұрылу кезінде тек қосқышты бүгу батареяның қызмет ету мерзіміне әсер етпейді. Оның үлкен сыйымдылығы (ампер-сағат деңгейі) және төмен құны бар; кемшілігі жергілікті жұмсақтық ультра жұқа батарея сияқты жақсы емес. Кішкентай бол. Сондай-ақ 2D өлшемді қағазды бүктеу және бүгу арқылы 3D кеңістігінде әртүрлі пішіндерге бүктейтін оригами құрылымы бар. Бұл оригами технологиясы литий-иондық аккумуляторларға қолданылады, ал ток жинағыш, оң электрод, теріс электрод және т.б., әртүрлі бүктеу бұрыштарына сәйкес бүктеледі. Созылған және майысқан кезде, аккумулятор жиналмалы әсерге байланысты үлкен қысымға төтеп бере алады және жақсы икемділікке ие. Өнімділікке әсер етпейді. Сонымен қатар, олар жиі толқын тәрізді құрылымды, яғни толқын тәрізді созылатын құрылымды қабылдайды. Белсенді материал созылатын электрод жасау үшін толқын тәрізді металл полюске қолданылады. Бұл құрылымға негізделген литий батареясы бірнеше рет созылып, майысқан. Ол әлі де жақсы цикл сыйымдылығын сақтай алады.

Ультра жұқа батареялар әдетте электронды карталар сияқты жұқа электронды өнімдерде қолданылады, басып шығарылған батареялар әдетте RFID тегтері сияқты бір реттік сценарийлерде пайдаланылады және үлкен сыйымдылықтағы икемді батареялар негізінен сағаттар мен ұялы телефондар сияқты интеллектуалды электронды өнімдерде қолданылады үлкен сыйымдылықты қажет етеді. Жоғары.

4. Иілгіш батареялардың бәсекеге қабілетті ландшафты

Икемді батарея нарығы әлі де дамып келеді және қатысушы ойыншылар негізінен дәстүрлі аккумулятор өндірушілері, технологиялық алпауыттар және стартап-компаниялар. Дегенмен, қазіргі уақытта әлемде басым өндіруші жоқ және компаниялар арасындағы алшақтық үлкен емес және олар негізінен R&D сатысында.

Аймақтық тұрғыдан алғанда, икемді батареялардың қазіргі зерттеулері мен дамуы негізінен Америка Құрама Штаттарында, Оңтүстік Кореяда және Тайваньда шоғырланған, мысалы, Америка Құрама Штаттарындағы Imprint Energy, Hui Neng Taiwan, Оңтүстік Кореядағы LG Chem және т.б. Технология алпауыттары. Apple, Samsung және Panasonic сияқты компаниялар да икемді батареяларды белсенді түрде қолдануда. Материктік Қытай қағаз батареялары саласында белгілі бір жетістіктерге жетті. Evergreen және Jiulong Industrial сияқты листингілік компаниялар жаппай өндіріске қол жеткізе алды. Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology және Jizhan Technology сияқты басқа да техникалық бағыттар бойынша бірнеше стартаптар пайда болды. Сонымен қатар, маңызды ғылыми-зерттеу мекемелері де жаңа технологиялық бағыттарды дамытуда.

Төменде икемді батареялар саласындағы бірнеше ірі әзірлеушілердің өнімдері мен компания динамикасын қысқаша талдайды және салыстырады:

Тайвань Хуэнг

FLCB жұмсақ пластиналы литий керамикалық батарея

1. Қатты күйдегі литий керамикалық батарея қолжетімді литий батареясында қолданылатын сұйық электролиттен ерекшеленеді. Ол сынса да, соғылса да, тесілсе де, күйіп кетсе де ағып кетпейді және отқа, күйіп кетпейді және жарылмайды. Жақсы қауіпсіздік өнімділігі
2. Ультра жұқа, ең жіңішкесі 0.38 мм жетуі мүмкін
3. Батареяның тығыздығы литий батареялары сияқты жоғары емес. 33 мм34mm0.38 мм литий керамикалық батареяның сыйымдылығы 10.5 мАч және энергия тығыздығы 91 Вт/л.
4. Ол икемді емес; ол тек бүгілуі мүмкін, оны созуға, қысуға немесе бұруға болмайды.

2018 жылдың екінші жартысында қатты күйдегі литий керамикалық батареялардың әлемдегі бірінші суперзауытын салыңыз.

Оңтүстік Корея LG Chem

Кабельдік батарея

1. Ол тамаша икемділікке ие және белгілі бір дәрежедегі созылуларға төтеп бере алады
2. Ол икемді және дәстүрлі литий-ионды батареялар сияқты электронды жабдықтың ішіне орналастырудың қажеті жоқ. Оны кез келген жерде орналастыруға болады және өнім дизайнымен жақсы біріктірілуі мүмкін.
3. Кабельдік батареяның сыйымдылығы аз және өндіріс құны жоғары
4. Әзірге энергия өндіру жоқ

Imprint Energy, АҚШ

Мырыш полимерлі батарея

1. Ультра жұқа, жақсы динамикалық иілу қауіпсіздігі
2. Мырыш литий батареяларына қарағанда улылығы аз және адамдарға киілетін жабдық үшін қауіпсіз таңдау болып табылады

Өте жұқа сипаттамалар батарея сыйымдылығын шектейді, ал мырыш батареясының қауіпсіздік өнімділігі әлі де ұзақ мерзімді нарықтық тексеруді қажет етеді. Өнімді түрлендірудің ұзақ уақыты

Интернет заттарының өрісіне кіру үшін Semtech-пен бірге болыңыз

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Қағаз батареясы

1. Жаппай шығарылды және RFID тегтерінде, медициналық және басқа салаларда қолданылды

Ол теңшей алады 2. Өлшемі, қалыңдығы және пішіні пайдаланушылардың қажеттіліктеріне сәйкес келеді және ол батареяның оң және теріс электродтарының орнын реттей алады.

1. Қағаз батареясы бір реттік пайдалануға арналған және оны қайта зарядтау мүмкін емес
2. Қуат аз, ал пайдалану сценарийлері шектеулі. Ол тек RFID электрондық тегтеріне, сенсорларға, смарт карталарға, инновациялық қаптамаларға және т.б.
3. 2018 жылы Финляндиядағы Enfucell компаниясының толық иелігіндегі сатып алуды аяқтаңыз
4. 70 жылы қаржыландырудан 2018 миллион юань алды

HOPPT BATTERY

3D басып шығару батареясы

1. Ұқсас 3D басып шығару процесі және наноталшықты күшейту технологиясы
2. Икемді литий батареясы жеңіл, жұқа және икемді сипаттамаларға ие

5. Иілгіш батареялардың болашақтағы дамуы

Қазіргі уақытта икемді батареялардың батарея сыйымдылығы, қуат тығыздығы және циклдің қызмет ету мерзімі сияқты электрохимиялық өнімділік көрсеткіштері бойынша әлі де көп жолы бар. Қолданыстағы зертханаларда жасалған аккумуляторлар, әдетте, жоғары технологиялық талаптарға, төмен өндірістік тиімділікке және үлкен өнеркәсіптік өндіріске жарамсыз жоғары құнына ие. Болашақта икемді электрод материалдарын және тамаша кешенді өнімділігі бар қатты электролиттерді іздеу, аккумулятор құрылымының инновациялық дизайны және қатты күйдегі батареяларды дайындаудың жаңа процестерін дамыту серпінді бағыттар болып табылады.

Сонымен қатар, қазіргі аккумулятор өнеркәсібінің ең маңызды ауыртпалығы батареяның қызмет ету мерзімі болып табылады. Болашақта тиімді жағдайға қол жеткізе алатын аккумулятор өндірушілері батареяның қызмет ету мерзімі мен икемді өндіріс мәселесін бір уақытта шешуі керек. Жаңа энергия көздерін (мысалы, күн энергиясы мен биоэнергетика) немесе жаңа материалдарды (мысалы, графен) қолдану осы екі мәселені бір уақытта шешеді деп күтілуде.

Иілгіш батареялар болашақта тұрмыстық электрониканың қолқасына айналады. Жақын болашақта икемді батареялармен ұсынылған икемді электрониканың бүкіл саласындағы технологиялық серпілістер жоғары және төменгі өнеркәсіп салаларында сөзсіз орасан зор өзгерістер әкеледі.