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日本是如何造出安全的厚度0.45mm的可彎曲鋰電池的?

鉅大LARGE  |  點擊量:1438次  |  2018年08月05日  

此類電池主要是針對穿戴設備而設計。采用該電池之后,未來穿戴式設備廠商在設計產品時將更加自由,可發揮的空間更大,不再需要特別設計一個固定區域來安置電池。

根據國外媒體報導,日本科技大廠松下(Panasonic)在美國消費電子展上展示了全新開發的可反覆彎折的柔性鋰電池。松下表示,此類電池主要是針對穿戴設備而設計。采用該電池之后,未來穿戴式設備廠商在設計產品時將更加自由,可發揮的空間更大,不再需要特別設計一個固定區域來安置電池。

幾款可彎曲電池的產品參數

報導指出,松下在會場中展出大小不同尺寸的柔性鋰電池。其中,最大尺寸是65×40mm,另外還有分別是55×35mm以及39×28.5mm的產品。3款電池的厚度僅只有0.45mm,相比常規信用卡0.76mm的厚度更薄,而且可以彎曲25度,或者彎曲至半徑為25mm的半圓。

這3款電池的重量都控制在0.7g至2g的重量范圍之內。最大重量1.9g的電池型號CG-064065,容量為60mAh,最小0.7g的容量則為17.5mAh,中等款1.4g則為40mAh的容量,3者輸出電壓都是3.8v,最大達到4.35v。雖然說這些電池的容量與手機電池不能比,但是未來如果應用在智能手環上,容量70mAh就足以提供智能手環20天的待機時間。

殘念,2018年后才能量產

松下能夠發展出如此先進的柔性電池,技術來自于能夠將電池壓縮到超輕薄的體積,而且可以完全被嵌入到信用卡,或卡片式系統當中,而不用擔心因扭曲而被破壞。此外,電池的衰退速度也很正常,因為有松下獨家的疊層技術,在反覆彎折或者扭曲1,000次之后,電池的蓄電容量仍可保持80%。不過,此類電池未來將不會采用USB界面充電,而是通過無線充電。

松下可穿戴能源部副主任YorikoYagi表示,目前這3款柔性可彎曲的電池還處于開發階段。因為,目前要生產出25mm的彎曲角度的電池,這使得產能良率還非常低,這方面的問題仍在克服當中,預計2018年4月到2019年3月間才能真正量產。松下還表示,未來電池的成品將運用到多種穿戴式設備上,而且電池的安全性高,能接觸人體,不會因為反覆彎曲而發生發熱升溫,或破損而金屬液外漏的情況,適合用在發熱羽絨衣或電動牙刷上。

Yagi表示,雖然市場上還有其他公司也在開發可彎曲鋰離子電池,但松下的版本才是經過最嚴厲的測驗,性能最高的。那么,松下到底是如何創造出可以被安全彎曲的鋰離子電池呢?

松下是如何把電池掰彎的?

在了解他們的技術之前,我們首先要了解鋰離子電池的基本結構:鋰離子電池是由氧化鋰形成的陽極,石墨形成的陰極,以及兩極中間的電解質(往往是液態或膠態)組成的。當對電池進行充電時,鋰離子會穿透這層電解質,聚集于陰極里。當電池放電時,鋰離子重新穿透電解質,返回陽極。

在大多數的鋰離子電池中,每組陽極-電解質-陰極的三明治都是個圓柱體,陰極或陽極會包裹另一方。如果這個圓柱被彎曲或扭曲,外層則會與內層分離,導致容量的損失。

為了可以承受彎曲,松下的研究人員決定拋棄脆弱的圓柱體,直接把兩級壘在一起,如同一個真正的三明治一樣。這個長方體則由一種可彎曲的有機鋁化合物密封在內。目前,該化合物還屬于商業機密。

在這種情況下,如何對電池進行充電成為了問題。松下不想在其輕薄的電池表面留出一個充電口,所以,該電池必須采用無線充電。而由于該電池的容量最多只能60毫安,市場上絕大多數的無線充電器的電量都會燒毀它。

最終,松下自己開發出了一款適用于該電池的無線充電器。Yagi表示,如果該電池只是用來為運動手環的計步器等功能簡單的設備供電,充滿一次電可以提供大約四周的電量。隨著CG-064065以及其姐妹型號的量產,Yagi很期待它們的未來:“我相信這種電池在未來有著極大的潛力。”

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