By hoppt
Com a melhoria dos padrões de vida e o desenvolvimento da tecnologia, a eletrônica flexível recebeu cada vez mais atenção. O progresso da tecnologia eletrônica flexível pode mudar profundamente a forma do produto em saúde, wearable, Internet de Tudo e até robótica, e tem um grande potencial de mercado.
Com a melhoria dos padrões de vida e o desenvolvimento da tecnologia, a eletrônica flexível recebeu cada vez mais atenção. O progresso da tecnologia eletrônica flexível pode mudar profundamente a forma do produto em saúde, wearable, Internet de Tudo e até robótica, e tem um grande potencial de mercado.
Muitas empresas investiram muita pesquisa e desenvolvimento, uma após a outra, implantação precoce de tecnologia de próxima geração e desenvolvimento de novos produtos. Recentemente, os telefones móveis dobráveis tornaram-se uma direção preferida. Dobrar é o primeiro passo para que os produtos eletrônicos passem da rigidez tradicional para a flexibilidade.
O Samsung Galaxy Fold e o Huawei Mate X trouxeram os telefones dobráveis à vista do público e são verdadeiramente comerciais, mas suas soluções são todas articuladas ao meio. Embora um pedaço inteiro de tela OLED flexível seja usado, o resto é O dispositivo não pode ser dobrado ou dobrado. Atualmente, o verdadeiro fator limitante para dispositivos flexíveis, como telefones celulares flexíveis, não é mais a tela em si, mas a inovação da eletrônica flexível, especialmente as baterias flexíveis. A bateria de fornecimento de energia geralmente ocupa a maior parte do volume do dispositivo, por isso também é a parte essencial mais provável para alcançar a verdadeira flexibilidade e flexibilidade. Além disso, dispositivos vestíveis, como smartwatches e pulseiras inteligentes, ainda usam baterias rígidas tradicionais, que são limitadas em tamanho, resultando no sacrifício da vida útil da bateria. Portanto, baterias flexíveis de grande capacidade e alta flexibilidade são um fator revolucionário em telefones celulares dobráveis e dispositivos vestíveis.
Bateria flexível geralmente se referem a baterias que podem ser dobradas e usadas repetidamente. Suas propriedades incluem dobrável, extensível, dobrável e giratória; podem ser baterias de íon-lítio, baterias de zinco-manganês ou baterias de prata-zinco, ou mesmo Supercapacitor. Uma vez que cada parte da bateria flexível sofre certa deformação durante o processo de dobra e estiramento, os materiais e a estrutura de cada parte da bateria flexível devem manter o desempenho após várias vezes de dobra e estiramento. Naturalmente, os requisitos técnicos neste campo são muito altos. Alto. Depois que a bateria de lítio rígida atual sofrer deformação, seu desempenho será gravemente danificado e pode até haver riscos à segurança. Portanto, as baterias flexíveis exigem materiais e projetos estruturais totalmente novos.
Em comparação com as baterias rígidas tradicionais, as baterias flexíveis têm maior adaptabilidade ambiental, desempenho anticolisão e melhor segurança. Além disso, as baterias flexíveis podem fazer com que os produtos eletrônicos se desenvolvam em uma direção mais ergonômica. As baterias flexíveis podem reduzir significativamente o custo e o volume do hardware inteligente, adicionar novos recursos e melhorar os recursos existentes, permitindo que o hardware inovador e o mundo físico alcancem uma integração profunda sem precedentes.
A indústria eletrônica flexível é considerada a próxima grande tendência de desenvolvimento da indústria eletrônica. Os fatores determinantes para seu rápido desenvolvimento são a enorme demanda do mercado e políticas nacionais vigorosas. Muitos países estrangeiros já formularam planos de pesquisa para eletrônica flexível. Como o plano FDCASU dos EUA, o Projeto Horizonte da União Europeia, a "Estratégia Nacional de TI Verde da Coréia do Sul" e assim por diante, a Fundação de Ciências Naturais da China do 12º e 13º Plano Quinquenal da China também inclui eletrônica flexível como uma importante área de pesquisa de
Além de integrar circuitos eletrônicos, materiais funcionais, fabricação micro-nano e outros campos de tecnologia, a tecnologia eletrônica flexível também abrange semicondutores, embalagens, testes, têxteis, produtos químicos, circuitos impressos, painéis de exibição e outras indústrias. Ele impulsionará um mercado de trilhões de dólares e ajudará os setores tradicionais a aumentar o valor agregado das indústrias e trazer mudanças revolucionárias à estrutura industrial e à vida humana. De acordo com previsões de organizações de autoridade, a indústria de eletrônicos flexíveis valerá US$ 46.94 bilhões em 2018 e US$ 301 bilhões em 2028, com uma taxa de crescimento anual composta de quase 30% de 2011 a 2028, e está em uma tendência de longo prazo crescimento rápido.
Bateria flexível - a artéria dos eletrônicos de consumo no futuro 〡 Mizuki Capital original
Figura 1: Cadeia da indústria de baterias flexíveis
A bateria flexível é uma parte vital do campo da eletrônica flexível. Eles podem ser usados em telefones celulares dobráveis, dispositivos vestíveis, roupas brilhantes e outras áreas e têm uma ampla demanda de mercado. De acordo com um relatório de pesquisa sobre a previsão do mercado global de baterias flexíveis para 2020 divulgado pela Markets and Markets, até 2020, o mercado global de baterias flexíveis deverá atingir 617 milhões de dólares. De 2015 a 2020, a bateria flexível crescerá a uma taxa de crescimento anual composta de 53.68%. Aumentar. Como uma típica indústria downstream de baterias flexíveis, a indústria de dispositivos vestíveis deverá enviar 280 milhões de unidades em 2021. À medida que o hardware tradicional entra em um período de gargalo e aplicações inovadoras de novas tecnologias, os dispositivos vestíveis inauguram um novo período de rápido desenvolvimento. Haverá uma demanda em larga escala por baterias flexíveis.
No entanto, a indústria de baterias flexíveis ainda enfrenta muitos desafios, e o maior problema são as questões técnicas. A indústria de baterias flexíveis tem grandes barreiras à entrada, e muitos problemas como materiais, estruturas e processos de produção precisam ser resolvidos. Atualmente, muito trabalho de pesquisa ainda está em fase de laboratório e são muito poucas as empresas que podem realizar a produção em massa.
A direção técnica para a realização de baterias flexíveis ou extensíveis é principalmente o projeto de novas estruturas e materiais flexíveis. Especificamente, existem principalmente as três categorias a seguir:
3.1.Bateria de filme fino
O princípio básico das baterias de filme fino é usar o tratamento ultrafino dos materiais em cada camada da bateria para facilitar a dobra e, em segundo lugar, melhorar o desempenho do ciclo modificando o material ou eletrólito. As baterias de filme fino representam principalmente baterias cerâmicas de lítio da Taiwan Huineng e baterias de polímero de zinco da Imprint Energy nos Estados Unidos. A vantagem deste tipo de bateria é que ela pode atingir um certo grau de flexão e é ultrafina (<1mm); a desvantagem é que a TI não pode esticá-la, a vida útil diminui rapidamente após o giro, a capacidade é pequena (nível de miliamperes-hora) e o custo é alto.
3.2. Bateria impressa (bateria de papel)
Assim como as baterias de filme fino, as baterias de papel são baterias que usam filme fino como suporte. A diferença é que uma tinta especial feita de materiais condutores e nanomateriais de carbono é revestida no filme durante o processo de preparação. As características das baterias de papel impresso em película fina são macias, leves e finas. Embora tenham menos energia do que as baterias de filme fino, elas são mais ecológicas – geralmente uma bateria descartável.
As baterias de papel pertencem à eletrônica impressa e todos os seus componentes ou peças são concluídos por métodos de produção de impressão. Ao mesmo tempo, os produtos eletrônicos impressos são bidimensionais e possuem características flexíveis.
3.3. Nova bateria de design de estrutura (bateria flexível de grande capacidade)
As baterias de filme fino e as baterias impressas são limitadas por volume e só podem alcançar produtos de baixa potência. E mais cenários de aplicativos têm mais demanda por imensa potência. Isso torna as baterias flexíveis 3D de filme não fino um mercado quente. Por exemplo, a atual bateria flexível e extensível de grande capacidade popular realizada pela estrutura da ponte da ilha. O princípio desta bateria é a estrutura série-paralela da bateria. A dificuldade está na alta condutividade e no link confiável entre as baterias, que podem esticar e dobrar, e o design externo da embalagem. A vantagem deste tipo de bateria é que ela pode esticar, dobrar e torcer. Ao girar, apenas dobrar o conector não afeta a vida útil da própria bateria. Possui grande capacidade (nível de amperes-hora) e baixo custo; a desvantagem é que a suavidade local não é tão boa quanto uma bateria ultrafina. Seja pequeno. Há também uma estrutura de origami, que dobra o papel 2D-dimensional em várias formas no espaço 3D, dobrando e dobrando. Esta tecnologia de origami é aplicada a baterias de íons de lítio, e o coletor de corrente, eletrodo positivo, eletrodo negativo, etc., são dobrados de acordo com diferentes ângulos de dobra. Quando esticada e dobrada, a bateria pode suportar muita pressão devido ao efeito de dobra e tem boa elasticidade. Não afetará o desempenho. Além disso, muitas vezes adotam uma estrutura em forma de onda, ou seja, uma estrutura elástica em forma de onda. O material ativo é aplicado à peça polar de metal em forma de onda para fazer um eletrodo elástico. A bateria de lítio baseada nesta estrutura foi esticada e dobrada muitas vezes. Ele ainda pode manter uma boa capacidade de ciclo.
Baterias ultrafinas são geralmente usadas em produtos eletrônicos finos, como cartões eletrônicos, baterias impressas são normalmente usadas em cenários de uso único, como etiquetas RFID, e baterias flexíveis de grande capacidade são usadas principalmente em produtos eletrônicos inteligentes, como relógios e telefones celulares que requerem grande capacidade. Superior.
O mercado de baterias flexíveis ainda está emergindo, e os participantes participantes são principalmente fabricantes tradicionais de baterias, gigantes da tecnologia e empresas iniciantes. No entanto, atualmente não há um fabricante dominante globalmente, e a diferença entre as empresas não é grande, e elas estão basicamente no estágio de P&D.
De uma perspectiva regional, a atual pesquisa e desenvolvimento de baterias flexíveis estão concentrados principalmente nos Estados Unidos, Coréia do Sul e Taiwan, como Imprint Energy nos Estados Unidos, Hui Neng Taiwan, LG Chem na Coréia do Sul, etc. Gigantes da tecnologia como Apple, Samsung e Panasonic também estão implantando ativamente baterias flexíveis. A China continental fez alguns desenvolvimentos no campo das baterias de papel. Empresas listadas como Evergreen e Jiulong Industrial conseguiram produzir em massa. Várias start-ups também surgiram em outras direções técnicas, como Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology e Jizhan Technology. Ao mesmo tempo, importantes instituições de pesquisa científica também estão desenvolvendo novas direções tecnológicas.
A seguir, analisaremos e compararemos brevemente os produtos e a dinâmica da empresa de vários grandes desenvolvedores no campo de baterias flexíveis:
Taiwan Huineng
Bateria de cerâmica de lítio de placa macia FLCB
No segundo semestre de 2018, construa a primeira superfábrica mundial de baterias cerâmicas de lítio de estado sólido.
Coreia do Sul LG Chem
Bateria do cabo
Imprint Energy, EUA
Bateria de polímero de zinco
As características ultrafinas limitam a capacidade da bateria e o desempenho de segurança da bateria de zinco ainda precisa de inspeção de mercado a longo prazo. Longo tempo de conversão do produto
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Jiangsu Enfusai Impressão Eletrônica Co., Ltd.
Bateria de papel
Pode personalizar 2. O tamanho, espessura e forma são de acordo com as necessidades dos usuários, e pode ajustar a posição dos eletrodos positivos e negativos da bateria.
HOPPT BATTERY
bateria de impressão 3D
Atualmente, as baterias flexíveis ainda têm um longo caminho a percorrer nos indicadores de desempenho eletroquímico, como capacidade da bateria, densidade de energia e vida útil do ciclo. As baterias desenvolvidas nos laboratórios existentes geralmente possuem altos requisitos de processo, baixa eficiência de produção e alto custo, que são inadequados para produção industrial em larga escala. No futuro, a procura de materiais de eletrodos flexíveis e eletrólitos sólidos com excelente desempenho abrangente, design inovador de estrutura de bateria e o desenvolvimento de novos processos de preparação de bateria de estado sólido são direções inovadoras.
Além disso, o ponto problemático mais significativo da atual indústria de baterias é a duração da bateria. No futuro, os fabricantes de baterias que podem alcançar uma posição vantajosa devem resolver o problema da vida útil da bateria e da produção flexível ao mesmo tempo. Espera-se que a aplicação de novas fontes de energia (como energia solar e bioenergia) ou novos materiais (como o grafeno) resolva esses dois problemas simultaneamente.
As baterias flexíveis estão se tornando a aorta da eletrônica de consumo no futuro. No futuro previsível, os avanços tecnológicos em todo o campo da eletrônica flexível representada por baterias flexíveis inevitavelmente trarão mudanças tremendas nas indústrias upstream e downstream.
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