固态微电池技术将超越锂离子和锂Li-poly替代中听的和可穿戴设备。
由Arvind KamathEnsurge微功率
较流行的数字健康和健身衣物和中听的,更令人沮丧的充电微电池的缺点。
几十年锂技术已达极限,而戴上产品开发人员的形式因素。新技术如锂聚合物(Li-poly)提供了一些与可弯曲形状救援袋形状和更稳定的固体聚合物电解质与锂离子,但同样不提供能量密度,充电速度或其他关键功能,设备制造商需要1 milliampere-hour (mAh) 100 mAh充电微电池类。
这与最近的进步改变了固态锂微电池,显著改善体积能量密度(VED)并使更快的充电从更小,更轻的微电池和更好的可靠性和更长的寿命。固态锂电池技术还介绍了选项来定制微电池因素和采用新的形式,简单的设计和制造过程。另外,固态锂微电池预计将首先满足最苛刻的峰值电流要求今天的蓝牙和其他低功耗射频(RF)芯片系统(SoC)设备,给这套,听得见的最令人信服的能力。
今天的产品电池极限应力
用户接受传感器健康健身产品,从智能戒指戴在手指电子皮肤补丁,臂章,皮带,手套,鞋子,衬衫,背心和紧身裤。这些设备监控器官功能,心率,血液化学、循环和其他指标。健身版本提供许多相同的功能,同时监测环境条件如位置、温度、风速和地形坡度。
“听得见的”产品包括医用助听器,耳机,和真正的无线立体声耳机(TWS)。这些产品帮助听力有障碍的人,进行降噪,并允许用户听音乐,体育广播甚至私人,实时语音翻译。许多人也发出通知,显示信息,接受电话。
无线连接消耗大量的电池供电。这将恶化作为数字卫生和健康监测设备纳入身体无线区域网络(WBANs)允许医务人员访问在线患者数据。驱动这些医疗可穿戴设备一直是一个大问号,因为主流技术的局限性。必须有足够的电池功率和容量WBAN节点支持无线连接的时间跨度,更高的电流脉冲无线传输,和增加功能,而安全地传输加密数据以确保它可以添加到计算负载和随后的电池消耗。
固态锂电池技术可以满足这些需求,无论是单独或作为一个同伴的能量采集的解决方案。它提供卓越的VED微电池,使微电池使用更简化和可伸缩的生产制造和装配过程比锂离子。
最大化能量密度
商业固态锂微电池必须符合VED要求同时提供必要的充电速度和充电周期对于今天的便携式中听的设备连接。这就需要小心界面微电池化学工程的材料和关键的接口。
测试表明,固态锂微电池可以实现一个完整的费用超过80%的产能20分钟或更少,而针对每升700瓦特时的制造业VED (Wh / L)(请参见下面的图1)。这是相当于锂微电池的两倍用于1 milliampere-hour (mAh) 100 mAh的应用程序,使用恒压充电在4.2伏特(V)。锂离子电池通常必须更慢,使用一个昂贵和复杂的充电解决方案来避免树突形成和其他可靠性问题。
为了实现这一制造业VED,固态锂微电池最小化所需的包装保护锂微电池的电解液。进一步VED改进了来自减少衬底的厚度上的固态锂沉积微电池的阴极和电解质。今天的基板10微米厚。VED也可以增加叠加了电池的能源生产核心细胞尽可能简洁,同时仍然保持低阻抗。现在可以使用证明高产精密卷绕对位制造技术制造核心电池。单位细胞然后从滚切和堆放到所需的高度根据最终产品的特定的容量需求。下面的图2比较了这种类型的固态锂微电池和锂离子的选择。
削减和堆栈细胞的能力提供了两个额外的好处:形状定制,和简化产品组装。微电池的核心细胞可以从一张指定所需的长度和宽度可穿戴或中听的设备的大小,健康,舒适和其他需求。这些堆积的核心细胞也可以封装和包装与阴极和阳极金属连接器(见下面的图3)。这使得微电池直接连接到印刷电路板(PCB)使用相同的标准表面安装技术(SMT)作为一个产品的其他组件在使用较低的温度(+ 160°C)回流概要文件。这些进步并没有为代价来充电速度和周期。今天的固态锂电池技术双打VED相比锂离子,同时启用了双fastest-charging锂离子电池的充电速度,延长产品寿命。加,而锂离子电池只能供应脉冲电流达到额定电流的两倍(也称为“C”或“脉冲”率,或电池放电的速度在短时间内支持通信),固态锂微电池的增加10倍或更多。这消除了需要指定电池的产能超过必需的,只是为了支持提供足够高的峰值电流利率至少5 c脉冲电流放电支持蓝牙和无线通信协议(参见下面的图4)。这个5 c评级意味着电池可以提供5次马当前几秒钟。
固态锂电池技术将超越今天的锂离子和Li-poly替代所有性能指标要求在今天的听得见的和可穿戴设备。
理解如何利用这些好处将使开发商追求新产品的概念,提供了更多的功能和新功能更小、更舒适、更合适的形状和大小。
Arvind Kamath Ensurge技术和工程副总裁了,几个技术开发、工程和运营团队。最近,他负责的柔性衬底上滚,滚印掺杂剂多晶硅(pdp)生产扩大,他领导的团队建立了一个全球生态系统启用它。如何加入MDO贡献者网络吗
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