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日本是如何造出安全的厚度0.45mm的可弯曲锂电池的?

钜大LARGE  |  点击量:1376次  |  2018年08月05日  

此类电池主要是针对穿戴设备而设计。采用该电池之后,未来穿戴式设备厂商在设计产品时将更加自由,可发挥的空间更大,不再需要特别设计一个固定区域来安置电池。

根据国外媒体报导,日本科技大厂松下(Panasonic)在美国消费电子展上展示了全新开发的可反覆弯折的柔性锂电池。松下表示,此类电池主要是针对穿戴设备而设计。采用该电池之后,未来穿戴式设备厂商在设计产品时将更加自由,可发挥的空间更大,不再需要特别设计一个固定区域来安置电池。

几款可弯曲电池的产品参数

报导指出,松下在会场中展出大小不同尺寸的柔性锂电池。其中,最大尺寸是65×40mm,另外还有分别是55×35mm以及39×28.5mm的产品。3款电池的厚度仅只有0.45mm,相比常规信用卡0.76mm的厚度更薄,而且可以弯曲25度,或者弯曲至半径为25mm的半圆。

这3款电池的重量都控制在0.7g至2g的重量范围之内。最大重量1.9g的电池型号CG-064065,容量为60mAh,最小0.7g的容量则为17.5mAh,中等款1.4g则为40mAh的容量,3者输出电压都是3.8v,最大达到4.35v。虽然说这些电池的容量与手机电池不能比,但是未来如果应用在智能手环上,容量70mAh就足以提供智能手环20天的待机时间。

残念,2018年后才能量产

松下能够发展出如此先进的柔性电池,技术来自于能够将电池压缩到超轻薄的体积,而且可以完全被嵌入到信用卡,或卡片式系统当中,而不用担心因扭曲而被破坏。此外,电池的衰退速度也很正常,因为有松下独家的叠层技术,在反覆弯折或者扭曲1,000次之后,电池的蓄电容量仍可保持80%。不过,此类电池未来将不会采用USB界面充电,而是通过无线充电。

松下可穿戴能源部副主任YorikoYagi表示,目前这3款柔性可弯曲的电池还处于开发阶段。因为,目前要生产出25mm的弯曲角度的电池,这使得产能良率还非常低,这方面的问题仍在克服当中,预计2018年4月到2019年3月间才能真正量产。松下还表示,未来电池的成品将运用到多种穿戴式设备上,而且电池的安全性高,能接触人体,不会因为反覆弯曲而发生发热升温,或破损而金属液外漏的情况,适合用在发热羽绒衣或电动牙刷上。

Yagi表示,虽然市场上还有其他公司也在开发可弯曲锂离子电池,但松下的版本才是经过最严厉的测验,性能最高的。那么,松下到底是如何创造出可以被安全弯曲的锂离子电池呢?

松下是如何把电池掰弯的?

在了解他们的技术之前,我们首先要了解锂离子电池的基本结构:锂离子电池是由氧化锂形成的阳极,石墨形成的阴极,以及两极中间的电解质(往往是液态或胶态)组成的。当对电池进行充电时,锂离子会穿透这层电解质,聚集于阴极里。当电池放电时,锂离子重新穿透电解质,返回阳极。

在大多数的锂离子电池中,每组阳极-电解质-阴极的三明治都是个圆柱体,阴极或阳极会包裹另一方。如果这个圆柱被弯曲或扭曲,外层则会与内层分离,导致容量的损失。

为了可以承受弯曲,松下的研究人员决定抛弃脆弱的圆柱体,直接把两级垒在一起,如同一个真正的三明治一样。这个长方体则由一种可弯曲的有机铝化合物密封在内。目前,该化合物还属于商业机密。

在这种情况下,如何对电池进行充电成为了问题。松下不想在其轻薄的电池表面留出一个充电口,所以,该电池必须采用无线充电。而由于该电池的容量最多只能60毫安,市场上绝大多数的无线充电器的电量都会烧毁它。

最终,松下自己开发出了一款适用于该电池的无线充电器。Yagi表示,如果该电池只是用来为运动手环的计步器等功能简单的设备供电,充满一次电可以提供大约四周的电量。随着CG-064065以及其姐妹型号的量产,Yagi很期待它们的未来:“我相信这种电池在未来有着极大的潜力。”

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