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小型固態(tài)電池開啟物聯(lián)網(wǎng)新紀(jì)元

07/24 07:13
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作為傳統(tǒng)鋰離子電池的替代品,固態(tài)電池的開發(fā)工作目前正在全球范圍內(nèi)展開。這種新一代的電池采用性質(zhì)穩(wěn)定且不易燃的固體電解質(zhì)材料來代替液體,消除了泄漏和著火的風(fēng)險,具有出色的安全性、高可靠性和更長的使用壽命。TDK成功地實(shí)現(xiàn)了全球首款全陶瓷固態(tài)SMD?*1電池CeraCharge?的商業(yè)化,并有望搭載于各種IoT設(shè)備中。(照片由CookPerfect提供)

解決傳統(tǒng)鋰離子電池局限性的下一代解決方案

毫不夸張地說,隨著我們進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時代,幾乎所有事物都連接到了互聯(lián)網(wǎng),要想提高各種智能設(shè)備的普及率,除了緊湊的外形和更強(qiáng)的通信功能之外,高電池性能也是必不可少的。具有高能量密度的鋰離子電池如今被廣泛用于各種電子設(shè)備,例如筆記本電腦、智能手機(jī)和無線耳塞等,并且越來越多地運(yùn)用于無人機(jī)、電動自行車和EV(電動汽車)中。然而,由于鋰離子電池是使用易燃的有機(jī)溶劑電解質(zhì)制成,存在泄漏和著火的風(fēng)險,因此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商對開發(fā)更安全、更可靠的含有穩(wěn)定電解質(zhì)材料的固態(tài)電池的需求也與日俱增。預(yù)計將來EV等設(shè)備中的大容量電池也將被固態(tài)電池取代,其市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。

小型全固態(tài)鋰離子薄型電池的全球市場規(guī)模和預(yù)測

來源:以全球下一代電池市場為基礎(chǔ):日本矢野經(jīng)濟(jì)研究所2019年主要調(diào)查研究結(jié)果。

固態(tài)電池市場在未來10年內(nèi)預(yù)計將呈指數(shù)增長。

常規(guī)鋰離子電池與固態(tài)鋰離子電池的對比

固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池中的液態(tài)電解質(zhì),可提供較高水平的安全性和更長的使用壽命。

由TDK率先推出的固態(tài)SMD電池CeraCharge的功能

隨著全球各公司不斷致力于固態(tài)電池的開發(fā),TDK成功地實(shí)現(xiàn)了全球首款固態(tài)SMD(表面貼裝器件)電池CeraCharge的商業(yè)化。CeraCharge是基于TDK先進(jìn)的積層陶瓷技術(shù)打造的,具有適合量產(chǎn)的優(yōu)勢。其固體陶瓷電解質(zhì)消除了泄漏和著火的風(fēng)險,同時具備其他實(shí)用特性,包括:1.5V的標(biāo)稱電壓,100μAh的容量,-20?C至80?C的工作溫度范圍。此外,其SMD型設(shè)計便于放置電池,從而有助于降低組裝成本。由于具有尺寸小、安全性高和使用壽命長的優(yōu)勢,它很適合搭載在各種環(huán)境下使用的IoT設(shè)備中。

CeraCharge?固態(tài)電池的橫截面(示意圖)

CeraCharge是利用TDK的先進(jìn)積層陶瓷技術(shù)打造的。

運(yùn)用于烹飪溫度計

芯片大小的安全固態(tài)電池CeraCharge正在逐步應(yīng)用到各種IoT產(chǎn)品中。其中一種應(yīng)用就是2020年12月推出的烹飪溫度計產(chǎn)品。這款新產(chǎn)品是一個15cm的金屬溫度計探頭,由丹麥一家生產(chǎn)烹飪溫度計系列產(chǎn)品的CookPerfect公司出品,配備有五個溫度傳感器,一個BLE(藍(lán)牙低能耗)*2通信模塊以及TDK的CeraCharge。只需插入此探頭,即可通過智能手機(jī)實(shí)時監(jiān)測烤箱內(nèi)烤肉的內(nèi)部溫度。借助這一突破性的產(chǎn)品,人們能夠在理想的溫度下烹飪圣誕節(jié)烤肉等各種肉類。

CookPerfect的聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事總經(jīng)理Martin Kloster表示:“當(dāng)我們在2016年開始設(shè)計CookPerfect時,根本沒有哪一種電池技術(shù)可以支持在5個點(diǎn)進(jìn)行測量,運(yùn)行復(fù)雜的算法,并且可以內(nèi)置到相應(yīng)裝置中。但是借助CeraCharge,我們得以打造一個“真正的無線”溫度計?!盞loster提到,可靠性和安全性非常重要,因?yàn)檫@些溫度計將直接插入到食物中并用于高溫烤箱和烤架?!敖^對不能有任何化學(xué)泄漏。我們還需要較高的工作溫度范圍,可以承受在烤箱內(nèi)部使用。固態(tài)的CeraCharge沒有泄漏的風(fēng)險,其體積小到可以安裝到3.7mm直徑的裝置中,并且可以承受高達(dá)85?C溫度,這就是我們選擇將它用在產(chǎn)品中的主要決定因素?!?/p>

CookPerfect的無線肉類溫度計

15cm的金屬探頭內(nèi)含五個溫度傳感器,一個通信模塊和固態(tài)CeraCharge電池,可在烹飪時對肉類進(jìn)行實(shí)時溫度監(jiān)測。

(照片由CookPerfect提供)

例如此類將溫度傳感器與通信功能結(jié)合在一起的烹飪溫度計,隨著配備各種傳感器的設(shè)備的不斷普及,一個全面的物聯(lián)網(wǎng)社會即將來臨。隨著市場對各種尺寸和規(guī)格電池的需求不斷增長,目前正在考慮將CeraCharge集成到各種設(shè)備中,包括用于智能儀表、可穿戴設(shè)備智能傳感器實(shí)時時鐘(RTC)*3。

作為全球率先將固態(tài)電池商業(yè)化的公司,TDK將繼續(xù)致力于擴(kuò)大其產(chǎn)品系列,同時提高其微型化程度和容量,以覆蓋更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。CeraCharge將一如既往地為快速擴(kuò)張的物聯(lián)網(wǎng)市場提供有力支持。

CeraCharge?固態(tài)電池

從簡單的小工具到規(guī)格復(fù)雜的設(shè)備,各種工業(yè)和消費(fèi)類IoT設(shè)備日益需要緊湊、安全且可靠的電源。為了滿足這些需求,TDK開發(fā)了全球首款可充電固態(tài)SMD電池CeraCharge。有關(guān)更多信息,請?jiān)L問我們的產(chǎn)品中心頁面。

術(shù)語

1.表面貼裝元件(SMD):用焊料貼裝在印刷電路板上的電子元件。與通過引線將元件貼裝在帶孔的印刷電路板上相比,此方法占用的空間更少,能夠?qū)崿F(xiàn)器件微型化。

2.BLE(低功耗藍(lán)牙):藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的一部分,即短程無線通信技術(shù)。由于其功耗和成本較低,因此作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信技術(shù)而引起了人們的關(guān)注。

3.實(shí)時時鐘(RTC):嵌入到計算機(jī)或設(shè)備中的電路,即使關(guān)閉系統(tǒng)電源,也可以持續(xù)測量時間的流逝。

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