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플렉서블 배터리 - 미래 가전제품의 대동맥

15 10 월 2021

By hoppt

생활수준의 향상과 기술의 발달로 플렉서블 전자제품이 더욱 주목받고 있습니다. 유연한 전자 기술의 발전은 건강, 웨어러블, 만물 인터넷, 심지어 로봇 분야에서 제품 형태를 근본적으로 변화시킬 수 있으며 방대한 시장 잠재력을 가지고 있습니다.

생활수준의 향상과 기술의 발달로 플렉서블 전자제품이 더욱 주목받고 있습니다. 유연한 전자 기술의 발전은 건강, 웨어러블, 만물 인터넷, 심지어 로봇 분야에서 제품 형태를 근본적으로 변화시킬 수 있으며 방대한 시장 잠재력을 가지고 있습니다.

많은 기업들이 차세대 기술의 조기 전개와 신제품 개발에 많은 연구와 개발을 투자했습니다. 최근 폴더블 휴대폰이 선호되는 방향이 되고 있다. 접는 것은 전자 제품이 기존의 강성에서 유연성으로 전환하는 첫 번째 단계입니다.

삼성 갤럭시 폴드와 화웨이 메이트 X는 폴더블 폰을 대중에게 선보였으며 진정으로 상업적이지만, 이들의 솔루션은 모두 반쯤 경첩에 달려 있습니다. 플렉서블 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이는 전체를 사용하지만 나머지는 접거나 구부릴 수 없다는 점이다. 현재 플렉서블 휴대폰과 같은 플렉서블 디바이스의 진정한 제한 요소는 더 이상 화면 자체가 아니라 플렉서블 전자 제품, 특히 플렉서블 배터리의 혁신입니다. 에너지 공급 배터리는 종종 장치 볼륨의 대부분을 차지하므로 진정한 유연성과 구부림성을 달성하는 데 가장 필수적인 부분이기도 합니다. 또한 스마트 워치 및 스마트 팔찌와 같은 웨어러블 장치는 여전히 크기가 제한된 기존의 경질 배터리를 사용하므로 배터리 수명이 희생되는 경우가 많습니다. 따라서, 대용량, 고연성 플렉서블 배터리는 폴더블 휴대폰 및 웨어러블 기기의 혁명적인 요소입니다.

1.플렉서블 배터리의 정의와 장점

유연한 배터리 일반적으로 구부려서 반복적으로 사용할 수 있는 배터리를 말합니다. 그들의 속성에는 구부릴 수 있고, 늘어나고, 접을 수 있고, 비틀 수 있습니다. 리튬 이온 배터리, 아연-망간 배터리 또는 은-아연 배터리 또는 슈퍼커패시터가 될 수 있습니다. 플렉서블 배터리의 각 부분은 접고 펴는 과정에서 일정한 변형을 겪기 때문에 플렉서블 배터리의 각 부분의 재료와 구조는 여러 번 접고 늘린 후에도 성능을 유지해야 합니다. 당연히 이 분야의 기술 요구 사항은 매우 높습니다. 높은. 현재의 경질 리튬 배터리가 변형되면 성능이 심각하게 손상되고 안전 위험이 있을 수도 있습니다. 따라서 플렉서블 배터리는 완전히 새로운 재료와 구조 설계가 필요합니다.

기존의 단단한 배터리와 비교할 때 유연한 배터리는 환경 적응력, 충돌 방지 성능 및 안전성이 더 높습니다. 또한 유연한 배터리는 전자 제품을 보다 인체공학적인 방향으로 개발할 수 있습니다. 유연한 배터리는 지능형 하드웨어의 비용과 양을 크게 줄이고 새로운 기능을 추가하며 기존 기능을 개선하여 혁신적인 하드웨어와 물리적 세계가 전례 없는 긴밀한 통합을 달성할 수 있도록 합니다.

2. 플렉서블 배터리의 시장 규모

플렉서블 전자 산업은 전자 산업의 차세대 주요 발전 트렌드로 간주됩니다. 급속한 발전의 원동력은 거대한 시장 수요와 활발한 국가 정책입니다. 많은 외국 국가에서는 이미 유연한 전자 장치에 대한 연구 계획을 수립했습니다. 미국의 FDCASU 계획, 유럽연합의 Horizon 프로젝트, 한국의 '대한민국 그린IT 국가전략' 등 중국 자연과학재단의 중국 12·13차 XNUMX개년 계획에도 플렉서블 일렉트로닉스를 중요한 연구분야로 포함하고 있다. 마이크로나노제조.

유연한 전자 기술은 전자 회로, 기능 재료, 마이크로 나노 제조 및 기타 기술 분야를 통합하는 것 외에도 반도체, 패키징, 테스트, 섬유, 화학, 인쇄 회로, 디스플레이 패널 및 기타 산업에 걸쳐 있습니다. 그것은 46.94조 달러 시장을 주도하고 산업의 부가가치를 높이고 산업 구조와 인간 생활에 혁명적인 변화를 가져오는 전통 부문을 지원할 것입니다. 권위 있는 기관의 예측에 따르면 플렉서블 전자 산업은 2018년부터 301년까지 거의 2028%의 연간 복합 성장률로 30년 2011억 2028만 달러, XNUMX년 XNUMX억 달러 규모가 될 것이며 장기적 추세에 있습니다. 빠른 성장.

플렉서블 배터리 미래 가전의 대동맥 〡 미즈키 캐피탈 오리지널
그림 1: 유연한 배터리 산업 체인

플렉서블 배터리는 플렉서블 전자 분야에서 중요한 부분입니다. 폴더블 휴대폰, 웨어러블 기기, 밝은 의상 등 다양한 분야에 활용될 수 있으며 시장 수요가 광범위하다. Markets and Markets에서 발행한 2020년 글로벌 플렉서블 배터리 시장 전망에 대한 연구 보고서에 따르면 2020년까지 글로벌 플렉서블 배터리 시장은 617억 2015만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 2020년부터 53.68년까지 플렉서블 배터리는 연평균 280%의 성장률을 기록할 것입니다. 증가하다. 플렉서블 배터리의 대표적인 다운스트림 산업인 웨어러블 디바이스 산업은 2021년에 XNUMX억 XNUMX천만 개를 출하할 것으로 예상됩니다. 플렉서블 배터리에 대한 대규모 수요가 있을 것입니다.

그러나 플렉서블 배터리 산업은 여전히 ​​많은 과제를 안고 있으며 가장 큰 문제는 기술적인 문제입니다. 플렉서블 배터리 산업은 진입장벽이 높아 소재, 구조, 생산공정 등 많은 문제를 해결해야 한다. 현재 많은 연구 작업이 아직 연구실 단계에 있으며 대량 생산을 수행할 수 있는 회사는 거의 없습니다.

3. 플렉서블 배터리의 기술 방향

플렉서블 또는 스트레처블 배터리를 구현하기 위한 기술 방향은 주로 새로운 구조와 유연한 소재의 설계입니다. 구체적으로, 주로 다음 세 가지 범주가 있습니다.

3.1.박막 전지

박막 배터리의 기본 원리는 각 배터리 층의 재료를 초박형 처리하여 굽힘을 용이하게 하고 두 번째로 재료 또는 전해질을 개질하여 사이클 성능을 향상시키는 것입니다. 박막 배터리는 대만 Huineng의 리튬 세라믹 배터리와 미국 Imprint Energy의 아연 폴리머 배터리를 주로 나타냅니다. 이러한 종류의 배터리의 장점은 어느 정도의 굽힘을 달성할 수 있고 초박형(<1mm)이라는 것입니다. 단점은 IT가 늘릴 수 없고, 회전 후 수명이 빨리 줄어들고, 용량이 작고(밀리암페어-시간 수준) 비용이 높다는 것입니다.

3.2.인쇄 배터리(종이 배터리)

박막 배터리와 마찬가지로 종이 배터리는 박막을 캐리어로 사용하는 배터리입니다. 차이점은 전도성 물질과 탄소 나노 물질로 만든 특수 잉크가 준비 과정에서 필름에 코팅된다는 것입니다. 박막 인쇄 종이 전지의 특성은 부드럽고 가벼우며 얇습니다. 박막 배터리보다 전력은 낮지만 일반적으로 일회용 배터리인 환경 친화적입니다.

종이 배터리는 인쇄 전자 제품에 속하며 모든 구성 요소 또는 부품이 인쇄 생산 방식으로 완성됩니다. 동시에 인쇄 전자 제품은 XNUMX차원적이며 유연한 특성을 가지고 있습니다.

3.3.신구조 설계 배터리(대용량 플렉서블 배터리)

박막 전지와 인쇄 전지는 부피가 제한되어 있어 저전력 제품만을 생산할 수 있습니다. 그리고 더 많은 애플리케이션 시나리오는 엄청난 파워를 요구합니다. 이것은 비박막 3D 플렉서블 배터리를 뜨거운 시장으로 만듭니다. 예를 들어, 현재 인기 있는 대용량 유연하고 신축성 있는 배터리는 아일랜드 브리지 구조로 구현됩니다. 이 배터리의 원리는 배터리 팩의 직렬-병렬 구조입니다. 문제는 늘어나거나 구부러질 수 있는 배터리 사이의 높은 전도성과 안정적인 연결과 팩의 외부 보호 설계에 있습니다. 이 유형의 배터리의 장점은 늘어나거나 구부리거나 비틀 수 있다는 것입니다. 돌릴 때 커넥터를 구부리는 것만으로는 배터리 자체의 수명에 영향을 미치지 않습니다. 그것은 대용량(암페어-시간 수준)과 저렴한 비용을 가지고 있습니다. 단점은 국부적인 부드러움이 초박형 배터리만큼 좋지 않다는 것입니다. 작아지세요. 2D 종이를 접고 구부려 3D 공간에서 다양한 모양으로 접는 종이접기 구조도 있다. 이 종이접기 기술은 리튬이온 배터리에 적용되며 집전체, 양극, 음극 등을 접는 각도에 따라 접는 방식이다. 펴고 구부릴 때 접히는 효과로 인해 배터리가 많은 압력을 견딜 수 있고 탄력이 좋습니다. 성능에 영향을 미치지 않습니다. 또한, 그들은 종종 물결 모양의 구조, 즉 물결 모양의 신축성 구조를 채택합니다. 물결 모양의 금속 극편에 활물질을 도포하여 신축성 있는 전극을 만든다. 이 구조를 기반으로 한 리튬 배터리는 여러 번 늘어나고 구부러졌습니다. 그것은 여전히 ​​좋은 사이클 용량을 유지할 수 있습니다.

초박형 배터리는 일반적으로 전자 카드와 같은 얇은 전자 제품에 사용되며 인쇄 배터리는 일반적으로 RFID 태그와 같은 일회용 시나리오에 사용되며 대용량 플렉서블 배터리는 주로 시계 및 휴대폰과 같은 지능형 전자 제품에 사용됩니다. 대용량을 필요로 하는 것. 우수한.

4. 플렉서블 배터리의 경쟁 구도

플렉서블 배터리 시장은 여전히 ​​부상하고 있으며 참여 플레이어는 주로 전통적인 배터리 제조업체, 기술 대기업 및 신생 기업입니다. 그러나 현재 전 세계적으로 지배적인 제조사가 없고 기업간 격차도 크지 않고 기본적으로 R&D 단계에 있다.

지역적 관점에서 볼 때, 현재 플렉시블 배터리의 현재 연구 개발은 미국의 Imprint Energy, Hui Neng 대만, 한국의 LG Chem 등과 같이 주로 미국, 한국 및 대만에 집중되어 있습니다. 기술 대기업 애플, 삼성, 파나소닉 등도 플렉서블 배터리를 적극 전개하고 있다. 중국 본토는 종이 배터리 분야에서 특정 발전을 이루었습니다. Evergreen 및 Jiulong Industrial과 같은 상장 기업은 대량 생산을 달성할 수 있었습니다. Beijing Xujiang Technology Co., Ltd., Soft Electronics Technology 및 Jizhan Technology와 같은 여러 신생 기업도 다른 기술 방향으로 등장했습니다. 동시에 중요한 과학 연구 기관에서도 새로운 기술 방향을 개발하고 있습니다.

다음은 플렉서블 배터리 분야의 여러 주요 개발자의 제품 및 회사 역학을 간략하게 분석하고 비교합니다.

대만 휘능

FLCB 소프트 플레이트 리튬 세라믹 배터리

  1. 고체 상태의 리튬 세라믹 배터리는 사용 가능한 리튬 배터리에 사용되는 액체 전해질과 다릅니다. 부러지거나 부딪치거나 구멍이 뚫리거나 타거나 해도 새지 않고 불에 타거나 타거나 폭발하지 않습니다. 우수한 안전 성능
  2. 초박형, 가장 얇은 것은 0.38mm에 도달할 수 있습니다.
  3. 배터리 밀도는 리튬 배터리만큼 높지 않습니다. 33mm34mm0.38mm 리튬 세라믹 배터리의 용량은 10.5mAh이고 에너지 밀도는 91Wh/L입니다.
  4. 유연하지 않습니다. 구부릴 수만 있고 늘리거나 압축하거나 비틀 수 없습니다.

2018년 하반기에 세계 최초의 고체 리튬 세라믹 전지 슈퍼 공장을 건설합니다.

대한민국 LG화학

케이블 배터리

  1. 유연성이 우수하고 어느 정도의 늘어남을 견딜 수 있습니다.
  2. 더 유연하고 기존 리튬 이온 배터리와 같은 전자 장비 내부에 배치할 필요가 없습니다. 어디에나 배치할 수 있으며 제품 디자인에 잘 통합될 수 있습니다.
  3. 케이블 배터리는 용량이 작고 생산 비용이 높습니다.
  4. 아직 에너지 생산 없음

미국 임프린트 에너지

아연 폴리머 배터리

  1. 초박형, 우수한 동적 굽힘 안전 성능
  2. 아연은 리튬 배터리보다 독성이 적고 인체에 착용하는 장비에 더 안전한 선택입니다.

초박형 특성은 배터리 용량을 제한하고 아연 배터리의 안전 성능은 여전히 ​​장기적인 시장 조사가 필요합니다. 긴 제품 전환 시간

Semtech와 손잡고 사물인터넷 분야 진출

강소 Enfusai 인쇄 전자 Co., 주식 회사.

종이 배터리

  1. RFID 태그, 의료 및 기타 분야에서 양산되어 사용되고 있습니다.

그것은 사용자 정의 할 수 있습니다 2. 크기, 두께 및 모양은 사용자의 요구에 따라 다르며 배터리의 양극 및 음극 위치를 조정할 수 있습니다.

  1. 종이 배터리는 XNUMX회용이며 재충전할 수 없습니다.
  2. 전력이 작고 사용 시나리오가 제한적입니다. RFID 전자 태그, 센서, 스마트 카드, 혁신적인 패키징 등에만 적용할 수 있습니다.
  3. 2018년 핀란드 Enfucell의 XNUMX% 인수 완료
  4. 70년 2018천만 위안의 자금 조달

HOPPT BATTERY

3D 프린팅 배터리

  1. 유사한 3D 프린팅 공정 및 나노섬유 강화 기술
  2. 유연한 리튬 배터리는 가볍고 얇고 유연한 특성을 가지고 있습니다.

5. 플렉서블 배터리의 미래 개발

현재 플렉시블 배터리는 배터리 용량, 에너지 밀도, 사이클 수명과 같은 전기화학적 성능 지표에서 아직 갈 길이 멀다. 기존 연구실에서 개발된 배터리는 일반적으로 공정 요구 사항이 높고 생산 효율이 낮으며 비용이 높아 대규모 산업 생산에 적합하지 않습니다. 미래에는 우수한 종합 성능, 혁신적인 배터리 구조 설계 및 새로운 고체 상태 배터리 준비 공정의 개발을 갖춘 유연한 전극 재료 및 고체 전해질을 찾는 것이 획기적인 방향입니다.

또한 현재 배터리 산업의 가장 큰 문제점은 배터리 수명입니다. 앞으로 유리한 위치를 차지할 수 있는 배터리 제조업체는 배터리 수명과 유연한 생산 문제를 동시에 해결해야 합니다. 새로운 에너지원(태양에너지, 바이오에너지 등)이나 신소재(그래핀 등)의 적용은 이 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

플렉서블 배터리는 미래에 가전제품의 대동맥이 될 것입니다. 가까운 장래에 플렉서블 배터리로 대표되는 플렉서블 전자 분야 전체의 기술 혁신은 필연적으로 업스트림 및 다운스트림 산업에 엄청난 변화를 가져올 것입니다.

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