介绍二次柔性电池

1、锂离子二次柔性电池

现在，常用的锂离子电池系统正极包含钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元和NCA。用于消费类电池产品的锂离子电池大部分选用钴酸锂正极，这是由于其高电压平台、高比容量和高压实密度决定的。

负极资料首要是石墨和钛酸锂，以及最新呈现的硅碳复合资料。钛酸锂的容量低工作电压高而导致其能量密度太低，不适合消费类电池。硅碳复合资料体积胀大依然较为明显，用于软包电池依然面对技能和工艺的挑战。

别的锂电池电极选用涂布后再滚压的工艺，电极资料和集流体之间的粘连强度有限，重复曲折后极易呈现极片裂缝而导致活性物质掉落的现象。因而，柔性电池首先需求解决这个问题。

其次，电池重复曲折过程中，正负极片之间的空隙是随着曲折程度不断改变，而导致电池内阻不断升高。因而，柔性电池必须有更好的正极-隔膜-负极的界面稳定性。

最后是封装问题，铝塑膜作为一般锂电池封装是没有问题的，可是作为柔性电池封装膜则容易起皱，导致刺穿电极或者封装处破损漏液等问题。

不像柔性OLED屏幕到处开花，国内外声称能够开发柔性锂离子电池的厂家屈指可数。国内消费锂离子电池巨子CATL从前展示过一款选用聚合物复合无机固态电解质的柔性电池，电池能够曲折，乃至能够用剪刀剪开也不会发作安全性问题。

可是CATL并没有公开曲折次数和弧度等更进一步技能参数，短期内也没有量产和送样的计划。

2015年Samsung展示了一种柔性电池，厚度仅有0.3mm，能够曲折5万次。尽管这种电池的能量密度并不大，可是将其作为智能手表的表带，就能够为其增加50%的续航时刻。LG的柔性电池产品也类似，它能够以15mm的半径曲折，并且估计能够为可穿戴设备供给双倍的续航时刻。但遗憾的是，两家的电池现在都还处于试验阶段，截至到2016年末都未见量产报导。

2016年，日本松下首次推出了柔性锂电池。这批锂离子电池为可充电式规划，有CG-062939、CG-063555、CG-064065三个型号，均为3.8V电压（最高充电电压4.35V）规划，容量别离为17.5mAh/40mAh/60mAh，最大充电电流则是17.5mA/40mA/60mA。厚度仅有0.55mm，它们支持曲折或扭曲，最大可接受R25mm起伏的曲折（即曲折到半径为25mm圆弧的弧度）和±25°/100mm的改变。并且在重复改变、曲折后，依然有牢靠的充放电特性。从松下官网页面的信息来看，这些柔性电池在试验中经受1000次R25mm起伏的曲折依然保有99%的容量，而改变试验中1000次±25°/100mm的改变后也还有99%的容量，能够说现已到达了商用水准。不过第一批产品的容量较小，智能手表中恐怕还无法运用，但容量现已能够满足部分不带屏幕的智能手环运用。

台湾辉能科技公司自主研制的超薄柔性电池的厚度仅有0.33mm，能够像纸相同任意被削减，并且穿刺、撕裂、撞击、乃至枪击都不会导致漏液。和一般锂离子电池不同的是，该固态电池还能耐高温，1300摄氏度高温喷枪火烧它也不会起火或爆破。一块182*230*0.4毫米标准的柔性电池容量为1000-1400mAh。

辉能的产品选用了打印技能和FPC软性电路板封装技能，可是只能打印单层正负极。如果需求更高容量，必须将几块电池在外部并联起来。现在，辉能现已能够给国内一些智能卡片供货，可是价格非常贵重。

固态电解质柔性电池，首要是根据美国橡树林国家试验室在上世纪末开发出来的根据氮掺杂的磷酸锂（LIPON）的薄膜电池技能。整套工艺都选用磁控溅射的办法，其中固态电解质制备过程需求等离子体增强来到达氮掺杂。

这种电池的优势是薄、柔、单位能量密度高、寿命长。但缺点是工艺杂乱，单位面积上活性物质太低，成本太高，只能在微电子等低能耗的领域运用。这种薄膜电池一般容量不超越1mAh，厚度在几十微米。国内重庆汉岳科技发展有限公司开发的固态电池就是选用这种工艺。其开创人在日本做过多年固态薄膜电池开发，据称该公司现已取得1.6亿元的风险出资。

辉能（天津）科技有限公司尽管也叫辉能，可是和台湾辉能公司没有任何关系。该公司开发的竹节状电池经过电池规划，很奇妙地在曲折部位不涂电极资料，相当于将许多小块电池并联起来，这和苹果公司的相关专利有殊途同归之处。单个电池自身是不能够曲折的，可是全体电池串是能够到达曲折作用的。该工艺关于涂布和封装都有较高要求，但笔者以为，当单个柔性电池无法完成的时候，这不失为一种杰出的替代计划。天津辉能现已取得了天津泰达的天使轮融资。

在2016年的深圳高交会上，柔电科技公开展示了他们开发的柔性锂电池以及运用柔性电池的蓝牙耳机和LED臂环。据了解，柔电科技选用全新的类3D打印工艺和纳米纤维增强技能，开发的柔性锂电池具有轻、薄、柔的特点，并还能够用于超级电容、锌锰电池。

纳米纤维增强技能有助于电极在重复曲折过程中坚持完好，不会呈现掉粉和掉落的状况。其开发的柔性电池的容量在100-500mAh之间，寿命能够到达300次，最小曲折弧度到达R25mm,曲折次数能够到达1000次以上。

公司下一代柔性电池将选用全无机固态系统，不含任何易挥发和可燃物质。

据悉，柔电也在探索选用新型封装技能来取代铝塑膜工艺。柔电科技现已和国内外多家知名消费电子企业签订了合作开发协议，并计划在2017年末完成量产，该公司也于2016年末完成了首轮融资。

2、柔性超级电容

2008年，由美国伦斯勒理工大学的几名资料学家在纽约州北部特洛伊成立了paperbattery公司。公司选用打印技能出产超级电容，运用的电极是由高表面积活性碳、碳纳米管或石墨烯组成的。

该电池公司的柔性超级电容尺寸为7cm*4mm*0.3mm，ESR不到30mΩ。该公司于2015年完成了累积超越700万美元的融资，其产品也别离参加了2015和2016年在美国拉斯维加斯的消费类电池展，取得了广泛关注。该产品首要用于NVDIMM存储芯片的备用电源，供给瞬时的电流脉冲。

不过，选用超级电容的原理则限制了该产品的容量，笔者个人以为其很难被用于一般消费类电子产品。

3、锌锰一次柔性电池

锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的原电池，俗称干电池。锌锰电池的正负极由面粉、淀粉等使电解液成为不活动的凝胶而形成隔离层，或用棉、纸等加以分隔。

锌锰电池的开路电压随运用的MnO2的品种、电解液的组成和pH值等的不同而异，一般在1.55～1.75V，公称电压为1.5V，最适合的运用温度为15～30℃。锌锰电池是一次电池不行重复充电，并且电压只要1.5V，能量密度有限，所以不能够广泛运用于消费类电子产品领域。

可是，这种电池可作为智能卡、音乐贺卡和电子报纸等的电源，并可用于RFID（射频辨认）电子标签。随着RFID技能的迅速发展，这种纸质电池的潜在商场未来有望到达数十亿美元。

柔性锌锰电池一般选用丝网打印技能完成，和印刷电路技能是共同的。芬兰Enfucell公司CTO、国家入选者张霞昌博士是纸质电池的首要研制者。

2010年，张霞昌在宁波国家高新区成立了宁波博能印刷电子科技有限公司，活跃推动职业产业化的进程。

天津绿动动力科技有限公司的纸电池核心技能来源于以色列PowerPaper公司，现在的技能能够供给大约5mAh/cm2的容量密度（占有用面积）和持续电流密度占每有用电池区域0.1mA/cm2的电流放电强度。该公司的产品大约20mAh的容量，输出电压1.5V，形状为3.9厘米的方形。

选用类似技能和电池系统的还有苏州长显光电科技有限公司。

在国外，选用印刷技能的柔性电池也稀有家，比如位于美国俄亥俄州的BlueSpark公司。

该公司开发的超薄柔性电池只要625um厚，最大容量37mAh,最大输出电流只要1~2mA。

现在该公司现已收到了来自KeyCapitalCorporation，SunBridgePartnersEarlyStagePartners和ORIXCapital出资。

4、锂锰一次柔性电池

锂-二氧化锰电池以经过特别工艺处理的二氧化锰为正极活性物质，以高比能量的金属锂为负极活性物质，开路电压在3.3V左右，负载电压在2.8V，标称电压为3.0V，截止电压是2.0V，放电电压比较平稳，适合大功率放电。

美国Brightvolt公司声称能够做到最薄0.45mm的锂锰一次柔性电池，容量在10mAh-48mAh。

据了解，该公司声称选用了自主开发的无毒、不燃、无腐蚀性的聚合物电解质，其负极是也是打印的锂金属浆料。

据称，该公司开发的锂锰一次电池现已累计出售超越一百万块，其目标商场应该是RFID、传感器、芯片等。

5、银锌二次柔性电池

银锌电池正极为氧化银负极为锌，电解液选用氢氧化钾水溶液。银锌蓄电池的比能量大并且能够大电流放电，由于银锌电池耐震，所以常用作宇宙飞船、人造卫星、火箭等特种航天设备电源，而民用产品则多用于老年人助听器、电子手表和计算器等领域。

银锌电池的首要缺点是价格贵重并且运用寿命较短，一般来说银锌电池仅能够充放电约100～150次，其寿命短的原因首要是来自于锌的枝晶成长刺穿隔膜而导致。

英国锌动力有限公司（ZINERGYUKLIMITED）选用该系统制造柔性电池，其开创团队包含英国皇家工程院院士、剑桥大学教授GehanAmaratunga先生和剑桥大学PriteshHiralal博士。

ZINERGY公司选用纳米级电极资料、固态电解质、集成封装技能研制出了一次性及可充电的超薄柔性锌电池，其中可充电的锌银电池试验室测验充电次数已达200-250次。ZINERGY公司的配方和无汞打印技能可阻挠锌枝状晶体的成长，从而使锌电池具备了可充电性能。

该公司得到了来自于宁波国华汇达出资公司的战略种子轮出资。

别的一家遭到较大关注的银锌电池创业公司是来自于美国加州伯克利分校的ImprintEnergy。除了选用丝网印刷技能来制备正负极和电解液外，该公司的核心技能是防止枝晶成长的聚合物电解质资料。该公司也得到了PhoenixVenturePartners和AMECloudVentures的出资。

从解决问题的思路来说，上述两家公司可谓殊途同归。可是，上述两家公司并没有公开更多的电池性能细节，比如曲折次数和弧度。笔者个人以为这两家公司应该还处于开发阶段。