科技新知－電池新革命　擴大未來消費性產品應用

来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/27 04:53:10
（羅清岳／DigiTimes.com） 2006/04/10
手持式消費性電子產品在全球普及、產品外型的日趨短小輕便，及功能的日漸複雜給電池帶來了新的挑戰；另外，除了筆記本電腦、行動電話及數位相機外，其它產品領域，也存在類似的電源供應的困境，滿足日益增長的電能需求時將倍感吃力，但預計在未來的幾年中，現有的電池技術將無法滿足便攜電子產品日漸增長的能耗需求，新的電池技術及產品，將存在著巨大的市場空間和機會。
■未來潮流－超薄型化電池

面對超薄型電池時代的來臨，日本岩手大學開發出厚度僅10μm的超薄型鋰離子充電電池，使用超薄底板應用技術，使活性物質全部以離子濺鍍成膜的技術，進而達到超薄化的效果。其應用的市場目標鎖定在具有顯示功能的IC卡、有源型RFID標籤及電子紙等市場領域。
此次開發的超薄型電池由厚10μm的不銹鋼SUS304和厚1μm的薄膜構成。因為不銹鋼材質兼具底板和陰極集電體功能，將陰極活性物質V2O5、固體電解質Li3PO4、陽極活性物質LiMn2O4和陽極集電體V的薄膜依序將其濺鍍成膜，充放電容量為10∼30μAh/c㎡，能量密度可達到40μWh/c㎡，如果再經數次的覆蓋薄膜，可進一步提高能量密度。
另外，2005年NEC也曾發表過，厚度300μm的有機（radical）電池，可在30秒之內快速達到充電效果，能量密度約高達1mWh/c㎡。藉此能夠嗅出電子紙、薄型IC卡等新的應用領域，將促使超薄型電池開發越來越熱門。
■創意多變－開拓電池應用領域
三洋電機發表「細柱形」鋰離子充電電池－UR655，其直徑為6.8mm、長55mm、重約5g，為細長圓柱形，體積只有4號乾電池1／2的大小，可安裝在設備的空閒位置或底板側面，能擴張手持式消費性產品設計創意空間。為防止電池設計因為小型化的需求而導致電池容量減少，細柱形鋰對電池內部正極與負極，及捲繞隔板的卷芯作為電池端子有更精密的設計。
以目前三洋電機所發表的UR655的電池容量為120mAh、充電電壓最高+4.2V、體積能量密度為243Wh/l、重量能量密度可達到89Wh/kg。此次推出的鋰離子充電電池是因應手持式消費性產品，如：音樂播放器與手機耳機、筆型電子…等產品所開發的。三洋電機也評估細柱形鋰離子充電電池的市場需求，未來將會更強烈，並會持續針對新電池技術進行研發。
■快速充放電－電池技術急需突破的極限
日前，東芝也成功開發出只要60秒便能快速充電80％蓄電量的鋰離子充電電池，並根據其特能，開發出可媲美電雙層電容器的充放電特性的鋰離子充電電池。東芝所試製高功率用途電池，其單位體積的能量密度達到150Wh/L∼250Wh/L，單位體積的功率密度則能夠達到10kW/L。
另外，充放電迴圈使用壽命也相對提高，不僅開發可在負極材料中快速貯存鋰離子，而且即使快速充電，有機電解液也不會發生分解的新材料，同時還改進並採用了新的電解液，透過將這種金屬類材料以直徑數百nm的粒子均勻地固化在電極中，不僅能夠實現10℃（約6分鐘完成充電）的充電性能，而且還能在40℃∼50℃的環境條件下進行放電（約72∼90秒即可完成放電）。
在一般的情形下，電池快速充電後，負極會因發熱而老化，但新開發的負極材料在充電時具有吸熱作用，因此能夠抑制因集電體等產生的熱量而導致的溫度上升，再經過實際試驗後，並針對電池快速充放電迴圈特性進行測試，結果顯示即便經過1,000次充放電迴圈之後，電池容量僅下降1％。
除此之外，電解液也不再使用傳統的碳酸鹽類材料，因此即使在-40℃的低溫環境下，新型電池也能維持室溫（+25℃）條件下放電容量的80％，在+45℃的高溫環境下，將1,000次充放電迴圈後的容量下降幅度控制在5％以下。
新型電池技術的發展，肯定也絕對是人類未來生活的基本配備，這是相當顯而易見的事，因為人們有需求，科技才會持續永恆發展；因此，伴隨著科技文明及各式消費性攜帶型電子產品相繼問世，甚至於對綠色環境要求，對現有電池將對生態將造成極大的衝擊與改變。
以過去的電池技術及市場應用來看，水銀電池的佔有率逐年下降滑，而錳乾電池、鹼性電池雖然有小幅度的成長，但只侷限於某些特殊應用環境；因此，為因應廣大市場的應用趨勢，我們期待新的電池技術能持續被開發出來。
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