Home / Blog / Pengetahuan Baterai / Baterai fleksibel-arteri elektronik konsumen di masa depan

Baterai fleksibel-arteri elektronik konsumen di masa depan

15 Oktober, 2021

By hoppt

Dengan peningkatan standar hidup dan perkembangan teknologi, elektronik fleksibel semakin mendapat perhatian. Kemajuan teknologi elektronik fleksibel dapat sangat mengubah bentuk produk dalam kesehatan, perangkat yang dapat dikenakan, Internet of Everything, dan bahkan robotika, dan memiliki potensi pasar yang luas.

Dengan peningkatan standar hidup dan perkembangan teknologi, elektronik fleksibel semakin mendapat perhatian. Kemajuan teknologi elektronik fleksibel dapat sangat mengubah bentuk produk dalam kesehatan, perangkat yang dapat dikenakan, Internet of Everything, dan bahkan robotika, dan memiliki potensi pasar yang luas.

Banyak perusahaan telah menginvestasikan banyak penelitian dan pengembangan, satu demi satu penyebaran awal teknologi generasi berikutnya dan pengembangan produk baru. Baru-baru ini, ponsel yang dapat dilipat telah menjadi arah yang disukai. Melipat adalah langkah pertama produk elektronik beralih dari kekakuan tradisional ke fleksibilitas.

Samsung Galaxy Fold dan Huawei Mate X telah membawa ponsel yang dapat dilipat ke pandangan publik dan benar-benar komersial, tetapi solusi mereka semua bergantung pada dua. Meskipun seluruh bagian layar OLED fleksibel digunakan, sisanya adalah Perangkat tidak dapat dilipat atau ditekuk. Saat ini, faktor pembatas sebenarnya untuk perangkat fleksibel seperti ponsel fleksibel bukan lagi layar itu sendiri tetapi inovasi elektronik fleksibel, terutama baterai fleksibel. Baterai suplai energi sering menempati sebagian besar volume perangkat, sehingga kemungkinan besar juga merupakan bagian penting dalam mencapai fleksibilitas dan kelenturan yang sebenarnya. Selain itu, perangkat wearable seperti jam tangan pintar dan gelang pintar masih menggunakan baterai kaku tradisional, yang ukurannya terbatas, sehingga masa pakai baterai sering kali dikorbankan. Oleh karena itu, baterai fleksibel berkapasitas besar dengan fleksibilitas tinggi merupakan faktor revolusioner dalam ponsel yang dapat dilipat dan perangkat yang dapat dikenakan.

1.Definisi dan keuntungan dari baterai fleksibel

Baterai fleksibel umumnya mengacu pada baterai yang dapat ditekuk dan digunakan berulang kali. Sifatnya termasuk dapat ditekuk, dapat diregangkan, dapat dilipat, dan dapat diputar; mereka dapat berupa baterai lithium-ion, baterai seng-mangan atau baterai perak-seng, atau bahkan Superkapasitor. Karena setiap bagian dari baterai fleksibel mengalami deformasi tertentu selama proses pelipatan dan peregangan, bahan dan struktur setiap bagian dari baterai fleksibel harus mempertahankan kinerja setelah beberapa kali lipat dan peregangan. Secara alami, persyaratan teknis di bidang ini sangat tinggi. Tinggi. Setelah baterai lithium kaku saat ini mengalami deformasi, kinerjanya akan rusak parah, dan bahkan mungkin ada bahaya keamanan. Oleh karena itu, baterai fleksibel membutuhkan material dan desain struktural yang benar-benar baru.

Dibandingkan dengan baterai kaku tradisional, baterai fleksibel memiliki kemampuan beradaptasi lingkungan yang lebih tinggi, kinerja anti-tabrakan, dan keamanan yang lebih baik. Apalagi baterai fleksibel bisa membuat produk elektronik berkembang ke arah yang lebih ergonomis. Baterai fleksibel dapat secara signifikan mengurangi biaya dan volume perangkat keras cerdas, menambah kemampuan baru dan meningkatkan kemampuan yang ada, memungkinkan perangkat keras inovatif dan dunia fisik mencapai integrasi mendalam yang belum pernah terjadi sebelumnya.

2. Ukuran pasar baterai fleksibel

The flexible electronics industry is considered to be the next major development trend of the electronics industry. The driving factors for its rapid development are the huge market demand and vigorous national policies. Many foreign countries have already formulated research plans for flexible electronics. Such as the US FDCASU plan, the European Union's Horizon Project, South Korea's "Korea Green I.T. National Strategy," and so on, China's Natural Science Foundation of China's 12th and 13th Five-Year Plan also includes flexible electronics as an important research area of ​​micro-nano manufacturing.

Selain mengintegrasikan sirkuit elektronik, bahan fungsional, manufaktur mikro-nano, dan bidang teknologi lainnya, teknologi elektronik fleksibel juga mencakup semikonduktor, pengemasan, pengujian, tekstil, bahan kimia, sirkuit cetak, panel display, dan industri lainnya. Ini akan mendorong pasar triliunan dolar dan membantu sektor tradisional dalam meningkatkan nilai tambah industri dan membawa perubahan revolusioner pada struktur industri dan kehidupan manusia. Menurut perkiraan oleh organisasi yang berwenang, industri elektronik fleksibel akan bernilai US$46.94 miliar pada 2018 dan US$301 miliar pada 2028, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan hampir 30% dari 2011 hingga 2028, dan berada dalam tren jangka panjang. pertumbuhan yang cepat.

Baterai fleksibel-arteri elektronik konsumen di masa depan Mizuki Capital asli
Gambar 1: Rantai industri baterai fleksibel

Baterai fleksibel adalah bagian penting dari bidang elektronik fleksibel. Mereka dapat digunakan di ponsel yang dapat dilipat, perangkat yang dapat dikenakan, pakaian cerah, dan area lain dan memiliki permintaan pasar yang luas. Menurut laporan penelitian tentang perkiraan pasar baterai fleksibel global 2020 yang dikeluarkan oleh Markets and Markets, pada tahun 2020, pasar baterai fleksibel global diperkirakan akan mencapai 617 juta dolar AS. Dari 2015 hingga 2020, baterai fleksibel akan tumbuh pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 53.68%. Meningkat. Sebagai industri hilir baterai fleksibel yang khas, industri perangkat yang dapat dikenakan diperkirakan akan mengirimkan 280 juta unit pada tahun 2021. Saat perangkat keras tradisional memasuki periode kemacetan dan aplikasi inovatif dari teknologi baru, perangkat yang dapat dikenakan mengantarkan periode baru perkembangan pesat. Akan ada permintaan skala besar untuk baterai fleksibel.

Namun, industri baterai fleksibel masih menghadapi banyak tantangan, dan masalah terbesar adalah masalah teknis. Industri baterai fleksibel memiliki hambatan masuk yang tinggi, dan banyak masalah seperti bahan, struktur, dan proses produksi perlu diselesaikan. Saat ini, banyak pekerjaan penelitian yang masih dalam tahap laboratorium, dan sangat sedikit perusahaan yang dapat melakukan produksi massal.

3. Arah teknis baterai fleksibel

Arah teknis untuk mewujudkan baterai fleksibel atau dapat diregangkan terutama adalah desain struktur baru dan bahan fleksibel. Secara khusus, terutama ada tiga kategori berikut:

3.1.Baterai film tipis

Prinsip dasar baterai film tipis adalah menggunakan perlakuan bahan ultra tipis di setiap lapisan baterai untuk memudahkan pembengkokan dan, kedua, meningkatkan kinerja siklus dengan memodifikasi bahan atau elektrolit. Baterai film tipis terutama mewakili baterai keramik lithium dari Huineng Taiwan dan baterai polimer seng dari Imprint Energy di Amerika Serikat. Keuntungan baterai jenis ini adalah dapat mencapai tingkat pembengkokan tertentu dan sangat tipis (<1mm); kekurangannya adalah TI tidak dapat meregangkannya, masa pakainya cepat berkurang setelah berputar, kapasitasnya kecil (level milliamp-hour), dan biayanya tinggi.

3.2.Baterai cetak (baterai kertas)

Seperti baterai film tipis, baterai kertas adalah baterai yang menggunakan film tipis sebagai pembawa. Perbedaannya adalah bahwa tinta khusus yang terbuat dari bahan konduktif dan bahan nano karbon dilapisi pada film selama proses persiapan. Karakteristik baterai kertas cetak film tipis adalah lembut, ringan, dan tipis. Meskipun memiliki daya yang lebih rendah daripada baterai film tipis, baterai ini lebih ramah lingkungan—umumnya baterai sekali pakai.

Baterai kertas milik elektronik tercetak, dan semua komponen atau bagiannya dilengkapi dengan metode produksi pencetakan. Pada saat yang sama, produk elektronik cetak bersifat dua dimensi dan memiliki karakteristik yang fleksibel.

3.3.Baterai desain struktur baru (baterai fleksibel berkapasitas besar)

Baterai film tipis dan baterai cetak dibatasi oleh volume dan hanya dapat mencapai produk berdaya rendah. Dan lebih banyak skenario aplikasi memiliki lebih banyak permintaan untuk daya yang sangat besar. Hal ini membuat baterai fleksibel 3D film non-tipis menjadi pasar yang panas. Misalnya, baterai fleksibel dan dapat diregangkan yang populer saat ini yang diwujudkan oleh struktur jembatan pulau. Prinsip baterai ini adalah struktur seri-paralel dari paket baterai. Kesulitannya terletak pada konduktivitas tinggi dan hubungan yang andal antara baterai, yang dapat meregang dan bengkok, dan desain paket Protect eksternal. Keunggulan baterai jenis ini adalah dapat meregang, menekuk, dan memutar. Saat memutar, hanya menekuk konektor yang tidak memengaruhi masa pakai baterai itu sendiri. Ini memiliki kapasitas besar (level ampere-jam) dan biaya rendah; kelemahannya adalah kelembutan lokal tidak sebaik baterai ultra-tipis. Jadilah kecil. Ada juga struktur origami, yang melipat kertas berdimensi 2D menjadi berbagai bentuk dalam ruang 3D dengan cara melipat dan menekuknya. Teknologi origami ini diterapkan pada baterai lithium-ion, dan pengumpul arus, elektroda positif, elektroda negatif, dll., dilipat sesuai dengan sudut lipat yang berbeda. Saat diregangkan dan ditekuk, baterai dapat menahan banyak tekanan karena efek lipat dan memiliki elastisitas yang baik. Tidak akan mempengaruhi kinerja. Selain itu, mereka sering mengadopsi struktur berbentuk gelombang, yaitu struktur yang dapat diregangkan berbentuk gelombang. Bahan aktif diterapkan pada potongan tiang logam berbentuk gelombang untuk membuat elektroda yang dapat diregangkan. Baterai lithium berdasarkan struktur ini telah diregangkan dan ditekuk berkali-kali. Itu masih dapat mempertahankan kapasitas siklus yang baik.

Baterai ultra-tipis umumnya digunakan dalam produk elektronik tipis seperti kartu elektronik, baterai cetak biasanya digunakan dalam skenario sekali pakai seperti tag RFID, dan baterai fleksibel berkapasitas besar terutama digunakan dalam produk elektronik cerdas seperti jam tangan dan ponsel. yang membutuhkan kapasitas besar. Unggul.

4. Lanskap kompetitif baterai fleksibel

Pasar baterai fleksibel masih terus berkembang, dan para pemain yang berpartisipasi sebagian besar adalah produsen baterai tradisional, raksasa teknologi, dan perusahaan rintisan. Namun, saat ini tidak ada produsen yang dominan secara global, dan kesenjangan antara perusahaan tidak besar, dan mereka pada dasarnya dalam tahap R&D.

Dari perspektif regional, penelitian dan pengembangan baterai fleksibel saat ini terutama terkonsentrasi di Amerika Serikat, Korea Selatan, dan Taiwan, seperti Imprint Energy di Amerika Serikat, Hui Neng Taiwan, LG Chem di Korea Selatan, dll. Raksasa teknologi seperti Apple, Samsung, dan Panasonic juga secara aktif menggunakan baterai fleksibel. Daratan China telah membuat perkembangan tertentu di bidang baterai kertas. Perusahaan yang terdaftar seperti Evergreen dan Jiulong Industrial telah mampu mencapai produksi massal. Beberapa start-up juga muncul dalam arah teknis lainnya, seperti Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology, dan Jizhan Technology. Pada saat yang sama, lembaga penelitian ilmiah yang signifikan juga mengembangkan arah teknologi baru.

Berikut ini akan secara singkat menganalisis dan membandingkan produk dan dinamika perusahaan dari beberapa pengembang besar di bidang baterai fleksibel:

Taiwan Huineng

Baterai lithium keramik pelat lunak FLCB

  1. Baterai keramik lithium solid-state berbeda dari elektrolit cair yang digunakan dalam baterai lithium yang tersedia. Itu tidak akan bocor bahkan jika rusak, terbentur, tertusuk, atau terbakar dan tidak akan terbakar, terbakar, atau meledak. Performa keamanan yang baik
  2. Ultra-tipis, tertipis bisa mencapai 0.38 mm
  3. Kepadatan baterai tidak setinggi baterai lithium. 33mm34mmBaterai lithium ceramic 0.38mm memiliki kapasitas 10.5mAh dan kepadatan energi 91Wh/L.
  4. Itu tidak fleksibel; itu hanya bisa ditekuk, dan tidak bisa diregangkan, dikompresi, atau dipelintir.

Pada paruh kedua tahun 2018, membangun pabrik super baterai lithium keramik solid-state pertama di dunia.

Korea Selatan LG Chem

Baterai kabel

  1. Ini memiliki fleksibilitas yang sangat baik dan dapat menahan tingkat peregangan tertentu
  2. Lebih fleksibel dan tidak perlu ditempatkan di dalam peralatan elektronik seperti baterai lithium-ion tradisional. Itu dapat ditempatkan di mana saja dan dapat diintegrasikan dengan baik ke dalam desain produk.
  3. Baterai kabel memiliki kapasitas kecil dan biaya produksi tinggi
  4. Belum ada produksi energi

Imprint Energy, AS

Baterai polimer seng

  1. Ultra-tipis, kinerja keselamatan lentur dinamis yang baik
  2. Seng kurang beracun dibandingkan baterai lithium dan merupakan pilihan yang lebih aman untuk peralatan yang dikenakan pada manusia

Karakteristik ultra-tipis membatasi kapasitas baterai, dan kinerja keselamatan baterai seng masih memerlukan inspeksi pasar jangka panjang. Waktu konversi produk yang lama

Bergabunglah dengan Semtech untuk memasuki bidang Internet of Things

Jiangsu Enfusai Percetakan Electronics Co, Ltd.

Baterai kertas

  1. Telah diproduksi secara massal dan telah digunakan dalam tag RFID, medis, dan bidang lainnya

Dapat menyesuaikan 2. Ukuran, ketebalan, dan bentuk sesuai dengan kebutuhan pengguna, dan dapat menyesuaikan posisi elektroda positif dan negatif baterai.

  1. Baterai kertas hanya untuk sekali pakai dan tidak dapat diisi ulang
  2. Dayanya kecil, dan skenario penggunaan terbatas. Ini hanya dapat diterapkan pada tag elektronik RFID, sensor, kartu pintar, kemasan inovatif, dll.
  3. Selesaikan akuisisi Enfucell yang dimiliki sepenuhnya di Finlandia pada tahun 2018
  4. Menerima 70 juta RMB dalam pembiayaan pada 2018

HOPPT BATTERY

Baterai pencetakan 3D

  1. Proses pencetakan 3D serupa dan teknologi penguatan nanofiber
  2. Baterai lithium fleksibel memiliki karakteristik ringan, tipis dan fleksibel

5.Pengembangan masa depan baterai fleksibel

Saat ini, baterai fleksibel masih memiliki jalan panjang dalam indikator kinerja elektrokimia seperti kapasitas baterai, kepadatan energi, dan masa pakai baterai. Baterai yang dikembangkan di laboratorium yang ada umumnya memiliki persyaratan proses yang tinggi, efisiensi produksi yang rendah, dan biaya yang tinggi, yang tidak cocok untuk produksi industri skala besar. Di masa depan, mencari bahan elektroda fleksibel dan elektrolit padat dengan kinerja komprehensif yang sangat baik, desain struktur baterai yang inovatif, dan pengembangan proses persiapan baterai solid-state baru adalah arah terobosan.

Selain itu, titik sakit paling signifikan dari industri baterai saat ini adalah masa pakai baterai. Di masa depan, produsen baterai yang dapat mencapai posisi yang menguntungkan harus memecahkan masalah masa pakai baterai dan produksi yang fleksibel pada saat yang bersamaan. Penerapan sumber energi baru (seperti energi matahari dan bioenergi) atau material baru (seperti graphene) diharapkan dapat menyelesaikan kedua masalah ini secara bersamaan.

Baterai fleksibel menjadi jantung elektronik konsumen di masa depan. Di masa mendatang, terobosan teknologi di seluruh bidang elektronik fleksibel yang diwakili oleh baterai fleksibel pasti akan membawa perubahan besar di industri hulu dan hilir.

tutup_putih
menutup penjualan

Tulis pertanyaan di sini

membalas dalam waktu 6 jam, pertanyaan dipersilakan!