Sveigjanleg rafhlaða - slagæð rafeindatækja í framtíðinni

Með bættum lífskjörum og þróun tækni hefur sveigjanleg rafeindatækni fengið meiri og meiri athygli. Framfarir sveigjanlegrar rafeindatækni geta gjörbreytt vöruforminu hvað varðar heilsu, klæðnað, Internet of Everything og jafnvel vélfærafræði og hefur mikla markaðsmöguleika.

Með bættum lífskjörum og þróun tækni hefur sveigjanleg rafeindatækni fengið meiri og meiri athygli. Framfarir sveigjanlegrar rafeindatækni geta gjörbreytt vöruforminu hvað varðar heilsu, klæðnað, Internet of Everything og jafnvel vélfærafræði og hefur mikla markaðsmöguleika.

Mörg fyrirtæki hafa fjárfest í miklum rannsóknum og þróun, hvað eftir annað snemma innleiðingu næstu kynslóðar tækni og nýrrar vöruþróunar. Nýlega hafa samanbrjótanlegir farsímar orðið vinsæl leið. Folding er fyrsta skrefið fyrir rafrænar vörur til að breytast frá hefðbundnum stífleika yfir í sveigjanleika.

Samsung Galaxy Fold og Huawei Mate X hafa komið samanbrjótanlegum símum fyrir almenningssjónir og eru sannarlega viðskiptalegir, en lausnir þeirra eru allar á lamir í tvennt. Þó að allt stykki af sveigjanlegum OLED skjá sé notað, er restin. Ekki er hægt að brjóta saman eða beygja tækið. Sem stendur er raunverulegur takmarkandi þáttur sveigjanlegra tækja eins og sveigjanlegra farsíma ekki lengur skjárinn sjálfur heldur nýsköpun sveigjanlegrar rafeindatækni, sérstaklega sveigjanlegra rafhlaðna. Orkuveitu rafhlaðan tekur oft mest af rúmmáli tækisins, svo það er líka líklegasti mikilvægi þátturinn í að ná raunverulegum sveigjanleika og sveigjanleika. Að auki nota klæðaleg tæki eins og snjallúr og snjallarmbönd enn hefðbundnar stífar rafhlöður, sem eru takmarkaðar að stærð, sem leiðir til þess að endingu rafhlöðunnar er oft fórnað. Þess vegna eru sveigjanlegar rafhlöður með mikla afkastagetu og sveigjanlegar byltingarkenndur þáttur í samanbrjótanlegum farsímum og tækjum sem hægt er að nota.

1.Skilgreining og kostir sveigjanlegra rafhlaðna

Sveigjanleg rafhlaða almennt átt við rafhlöður sem hægt er að beygja og nota ítrekað. Eiginleikar þeirra eru meðal annars sveigjanlegur, teygjanlegur, brjóta saman og snúanlegur; þær geta verið litíumjónarafhlöður, sink-mangan rafhlöður eða silfur-sink rafhlöður, eða jafnvel Supercapacitor. Þar sem hver hluti sveigjanlegu rafhlöðunnar fer í gegnum ákveðna aflögun meðan á brjóta saman og teygja ferlið, verður efni og uppbygging hvers hluta sveigjanlegu rafhlöðunnar að viðhalda frammistöðu eftir nokkrum sinnum af brjóta saman og teygja. Auðvitað eru tæknilegar kröfur á þessu sviði mjög miklar. Hár. Eftir að núverandi stífa litíum rafhlaða hefur gengið í gegnum aflögun mun frammistaða hennar skemmast verulega og það getur jafnvel verið öryggishætta. Þess vegna þurfa sveigjanlegar rafhlöður glæný efni og byggingarhönnun.

Í samanburði við hefðbundnar stífar rafhlöður hafa sveigjanlegar rafhlöður meiri umhverfisaðlögunarhæfni, afköst gegn árekstrum og betra öryggi. Þar að auki geta sveigjanlegar rafhlöður gert rafrænar vörur að þróast í vinnuvistfræðilegri átt. Sveigjanlegar rafhlöður geta dregið verulega úr kostnaði og rúmmáli greindar vélbúnaðar, bætt við nýjum getu og bætt núverandi getu, sem gerir nýstárlegum vélbúnaði og líkamlegum heimi kleift að ná áður óþekktri djúpri samþættingu.

2.Markaðsstærð sveigjanlegra rafhlaðna

Sveigjanlegur rafeindaiðnaður er talinn vera næsta stóra þróunarþróun rafeindaiðnaðarins. Drífandi þættirnir fyrir hraðri þróun þess eru mikil eftirspurn á markaði og öflug innlend stefna. Mörg erlend lönd hafa þegar mótað rannsóknaráætlanir um sveigjanlega rafeindatækni. Eins og bandaríska FDCASU áætlunin, Horizon Project Evrópusambandsins, "Kórea Green IT National Strategy," og svo framvegis, inniheldur náttúruvísindastofnun Kína í 12. og 13. fimm ára áætlun Kína einnig sveigjanlega rafeindatækni sem mikilvægt rannsóknarsvið fyrir ör-nano framleiðsla.

Auk þess að samþætta rafrásir, hagnýt efni, ör-nano framleiðslu og önnur tæknisvið, nær sveigjanleg rafeindatækni einnig yfir hálfleiðara, pökkun, prófanir, vefnaðarvöru, efnafræði, prentaðar hringrásir, skjáborð og aðrar atvinnugreinar. Það mun keyra trilljón dollara markað og aðstoða hefðbundnar greinar við að auka virðisauka atvinnugreina og koma á byltingarkenndum breytingum á iðnaðarbyggingu og mannlífi. Samkvæmt spám opinberra stofnana mun sveigjanlegur rafeindaiðnaður vera virði 46.94 milljarða Bandaríkjadala árið 2018 og 301 milljarða Bandaríkjadala árið 2028, með samsettan árlegan vöxt næstum 30% frá 2011 til 2028, og er í langtímaþróun. örum vexti.

Sveigjanleg rafhlaða-slagæði neytenda rafeindatækni í framtíðinni 〡 Mizuki Capital upprunalega
Mynd 1: Sveigjanleg rafhlöðuiðnaðarkeðja

Sveigjanleg rafhlaða er mikilvægur hluti af sviði sveigjanlegrar rafeindatækni. Þeir geta verið notaðir í samanbrjótanlegum farsímum, klæðanlegum tækjum, björtum fötum og öðrum sviðum og hafa víðtæka eftirspurn á markaði. Samkvæmt rannsóknarskýrslu um 2020 alþjóðlega sveigjanlega rafhlöðumarkaðsspá sem gefin var út af mörkuðum og mörkuðum, árið 2020 er gert ráð fyrir að alþjóðlegur sveigjanlegur rafhlaðamarkaður muni ná 617 milljónum Bandaríkjadala. Frá 2015 til 2020 mun sveigjanleg rafhlaða vaxa með samsettum árlegum vexti upp á 53.68%. Auka. Sem dæmigerður niðurstreymisiðnaður fyrir sveigjanlega rafhlöðu, er búist við að iðnaður fyrir klæðanlega tæki muni senda 280 milljónir eininga árið 2021. Þegar hefðbundinn vélbúnaður er kominn inn í flöskuhálstímabil og nýstárleg beiting nýrrar tækni, hefja klæðanleg tæki nýtt tímabil hraðrar þróunar. Mikil eftirspurn verður eftir sveigjanlegum rafhlöðum.

Hins vegar stendur sveigjanlegur rafhlöðuiðnaður enn frammi fyrir mörgum áskorunum og stærsta vandamálið er tæknileg vandamál. Sveigjanlegur rafhlöðuiðnaður hefur miklar aðgangshindranir og leysa þarf mörg vandamál eins og efni, mannvirki og framleiðsluferli. Sem stendur er mikil rannsóknarvinna enn á rannsóknarstofustigi og það eru mjög fá fyrirtæki sem geta sinnt fjöldaframleiðslu.

3.Tæknileg stefna sveigjanlegra rafhlaðna

Tæknilega stefnan til að átta sig á sveigjanlegum eða teygjanlegum rafhlöðum er aðallega hönnun nýrra mannvirkja og sveigjanlegra efna. Nánar tiltekið eru fyrst og fremst eftirfarandi þrír flokkar:

3.1.Þunn filmu rafhlaða

Grundvallarreglan um þunnfilmu rafhlöður er að nota ofurþunn meðferð á efnum í hverju rafhlöðulagi til að auðvelda beygju og í öðru lagi bæta hringrásarafköst með því að breyta efninu eða raflausninni. Þunnfilmu rafhlöður tákna aðallega litíum keramik rafhlöður frá Taiwan Huineng og sink fjölliða rafhlöður frá Imprint Energy í Bandaríkjunum. Kosturinn við rafhlöðu af þessu tagi er að hún getur náð ákveðinni sveigju og er ofurþunn (<1mm); ókosturinn er sá að ÞAÐ getur ekki teygt það, lífið hrynur fljótt eftir að hafa beygt, afkastagetan er lítil (milliamp-stundastig) og kostnaðurinn er mikill.

3.2. Prentað rafhlaða (pappírsrafhlaða)

Eins og þunnfilmu rafhlöður eru pappírsrafhlöður rafhlöður sem nota þunnfilmu sem burðarefni. Munurinn er sá að sérstakt blek úr leiðandi efnum og kolefni nanóefni er húðað á filmuna við undirbúningsferlið. Einkenni þunnfilmuprentaðra pappírsrafhlöðu eru mjúk, létt og þunn. Þrátt fyrir að þær hafi minna afl en þunnfilmu rafhlöður eru þær umhverfisvænni - yfirleitt einnota rafhlöður.

Pappírsrafhlöður tilheyra prentuðum rafeindatækni og allir íhlutir þeirra eða hlutar eru fullgerðir með prentunaraðferðum. Á sama tíma eru prentaðar rafrænar vörur tvívíðar og hafa sveigjanlega eiginleika.

3.3. Ný rafhlaða hönnunar (sveigjanleg rafhlaða með stóra afkastagetu)

Þunnfilmu rafhlöður og prentaðar rafhlöður eru takmörkuð eftir magni og geta aðeins náð fram litlum vörum. Og fleiri umsóknaraðstæður hafa meiri eftirspurn eftir gríðarlegum krafti. Þetta gerir þrívíddarsveigjanlegar rafhlöður sem ekki eru þunnfilmu að heitum markaði. Til dæmis er núverandi vinsæla, sveigjanlega, teygjanlega rafhlaðan með stórum afkastagetu sem er að veruleika af brúarbyggingunni á eyjunni. Meginreglan um þessa rafhlöðu er röð samhliða uppbygging rafhlöðupakkans. Erfiðleikarnir liggja í mikilli leiðni og áreiðanlegri tengingu milli rafhlöðanna, sem geta teygt og beygt, og ytri Verndaðu hönnun pakkans. Kosturinn við þessa tegund af rafhlöðu er að hún getur teygt, beygt og snúið. Þegar beygt er, hefur aðeins það að beygja tengið ekki áhrif á endingu rafhlöðunnar sjálfrar. Það hefur mikla afkastagetu (amper-stundastig) og litlum tilkostnaði; ókosturinn er sá að staðbundin mýkt er ekki eins góð og ofurþunn rafhlaða. Vertu lítill. Það er líka origami uppbygging, sem brýtur saman tvívíddarpappír í ýmis form í þrívíddarrými með því að brjóta saman og beygja. Þessi origami tækni er notuð á litíumjónarafhlöður og straumsafnari, jákvæð rafskaut, neikvæð rafskaut osfrv., eru brotin saman í samræmi við mismunandi fellihorn. Þegar hún er teygð og beygð þolir rafhlaðan mikinn þrýsting vegna samanbrotsáhrifa og hefur góða mýkt. Mun ekki hafa áhrif á frammistöðu. Að auki taka þeir oft upp bylgjulaga uppbyggingu, það er bylgjulaga teygjanlega uppbyggingu. Virka efnið er borið á bylgjulaga málmstöngina til að búa til teygjanlegt rafskaut. Litíum rafhlaðan byggð á þessari uppbyggingu hefur verið teygð og beygð mörgum sinnum. Það getur samt haldið góðri hringrásargetu.

Ofurþunnar rafhlöður eru almennt notaðar í þunnar rafeindavörur eins og rafeindakort, prentaðar rafhlöður eru venjulega notaðar í einnota atburðarásum eins og RFID merki, og sveigjanlegar rafhlöður með stórum getu eru aðallega notaðar í greindar rafeindavörur eins og úr og farsíma. sem krefjast mikillar afkastagetu. Superior.

4. Samkeppnislandslag sveigjanlegra rafhlaðna

Sveigjanlegur rafhlaðamarkaður er enn að koma fram og þátttakendur eru aðallega hefðbundnir rafhlöðuframleiðendur, tæknirisar og sprotafyrirtæki. Hins vegar er enginn markaðsráðandi framleiðandi á heimsvísu sem stendur og bilið á milli fyrirtækja er ekki mikið og þau eru í grundvallaratriðum á R&D stigi.

Frá svæðisbundnu sjónarhorni eru núverandi rannsóknir og þróun á sveigjanlegum rafhlöðum aðallega einbeitt í Bandaríkjunum, Suður-Kóreu og Taívan, svo sem Imprint Energy í Bandaríkjunum, Hui Neng Taiwan, LG Chem í Suður-Kóreu o.fl. Tæknirisar eins og Apple, Samsung og Panasonic eru einnig virkir að beita sveigjanlegum rafhlöðum. Meginland Kína hefur gert ákveðna þróun á sviði pappírsrafhlöðu. Skráð fyrirtæki eins og Evergreen og Jiulong Industrial hafa getað náð fjöldaframleiðslu. Nokkur sprotafyrirtæki hafa einnig komið fram í aðrar tæknilegar áttir, svo sem Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology og Jizhan Technology. Á sama tíma eru mikilvægar vísindarannsóknarstofnanir einnig að þróa nýjar tæknilegar stefnur.

Eftirfarandi mun í stuttu máli greina og bera saman vörur og gangverki fyrirtækja nokkurra helstu þróunaraðila á sviði sveigjanlegra rafhlaðna:

Taiwan Huineng

FLCB mjúk plata litíum keramik rafhlaða

1. Lithium keramik rafhlaðan í föstu formi er frábrugðin fljótandi raflausninni sem notuð er í tiltækri litíum rafhlöðu. Það mun ekki leka þótt það sé brotið, slegið, stungið eða brennt og mun ekki kvikna, brenna eða springa. Góð öryggisárangur
2. Ofurþunnt, það þynnsta getur orðið 0.38 mm
3. Rafhlöðuþéttleiki er ekki eins mikill og litíum rafhlöður. 33 mm34mm0.38 mm litíum keramik rafhlaða hefur afkastagetu upp á 10.5mAh og orkuþéttleika upp á 91Wh/L.
4. Það er ekki sveigjanlegt; það er aðeins hægt að beygja það og ekki hægt að teygja það, þjappa eða snúa.

Á seinni hluta ársins 2018, byggðu fyrstu ofurverksmiðju heimsins af solid-state litíum keramik rafhlöðum.

Suður-Kórea LG Chem

Kapal rafhlaða

1. Það hefur framúrskarandi sveigjanleika og þolir ákveðna teygju
2. Það er sveigjanlegra og þarf ekki að setja það í rafeindabúnað eins og hefðbundnar litíumjónarafhlöður. Það er hægt að koma honum fyrir hvar sem er og hægt að samþætta það vel inn í vöruhönnunina.
3. Kapalrafhlaða hefur litla afkastagetu og háan framleiðslukostnað
4. Engin orkuframleiðsla ennþá

Imprint Energy, Bandaríkin

Sink fjölliða rafhlaða

1. Ofurþunnur, góður kraftmikill beygjuöryggisframmistaða
2. Sink er minna eitrað en litíum rafhlöður og er öruggari kostur fyrir búnað sem borinn er á mönnum

Ofurþunnir eiginleikar takmarka rafhlöðugetu og öryggisafköst sink rafhlöðunnar þarfnast enn langtíma markaðsskoðunar. Langur vörubreytingartími

Taktu höndum saman við Semtech til að komast inn á sviði Internet of Things

Jiangsu Enfusai Printing Electronics Co., Ltd.

Pappírs rafhlaða

1. Hefur verið fjöldaframleitt og hefur verið notað í RFID merkjum, læknisfræði og öðrum sviðum

Það getur sérsniðið 2. Stærð, þykkt og lögun eru í samræmi við þarfir notenda og það getur stillt stöðu jákvæðra og neikvæðra rafskauta rafhlöðunnar.

1. Pappírsrafhlaðan er til notkunar í eitt skipti og er ekki hægt að endurhlaða hana
2. Krafturinn er lítill og notkunarsviðið takmarkað. Það getur aðeins átt við RFID rafræn merki, skynjara, snjallkort, nýstárlegar umbúðir osfrv.
3. Ljúktu við kaupin að fullu í eigu Enfucell í Finnlandi árið 2018
4. Fékk 70 milljónir RMB í fjármögnun árið 2018

HOPPT BATTERY

3D prentunar rafhlaða

1. Svipað 3D prentunarferli og nanófrefjastyrkingartækni
2. Sveigjanleg litíum rafhlaða hefur einkenni létt, þunn og sveigjanleg

5.Framtíðarþróun sveigjanlegra rafhlaðna

Sem stendur eiga sveigjanlegar rafhlöður enn langt í land í rafefnafræðilegum frammistöðuvísum eins og rafhlöðugetu, orkuþéttleika og líftíma. Rafhlöðurnar sem þróaðar eru á núverandi rannsóknarstofum hafa almennt miklar vinnslukröfur, litla framleiðsluhagkvæmni og háan kostnað, sem henta ekki fyrir stóriðjuframleiðslu. Í framtíðinni, að leita að sveigjanlegum rafskautsefnum og föstum raflausnum með framúrskarandi alhliða afköstum, nýstárlegri rafhlöðubyggingarhönnun og þróun nýrra undirbúningsferla fyrir solid-state rafhlöður eru tímamótaleiðbeiningar.

Að auki er mikilvægasti sársaukapunkturinn í núverandi rafhlöðuiðnaði líftími rafhlöðunnar. Í framtíðinni verða rafhlöðuframleiðendur sem geta náð hagstæðari stöðu að leysa vandamálið um endingu rafhlöðunnar og sveigjanlega framleiðslu á sama tíma. Búist er við að notkun nýrra orkugjafa (eins og sólarorku og líforku) eða nýrra efna (eins og grafen) leysi þessi tvö vandamál samtímis.

Sveigjanlegar rafhlöður eru að verða ósæðar rafeindatækja í framtíðinni. Í fyrirsjáanlegri framtíð munu tæknibyltingar á öllu sviði sveigjanlegrar rafeindatækni, táknuð með sveigjanlegum rafhlöðum, óhjákvæmilega hafa í för með sér gríðarlegar breytingar í andstreymis- og downstream-iðnaði.