固態(tài)鋰微電池應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)總結(jié)
固態(tài)鋰技術(shù)將提供快速充電能力,同時為無線通信提供大電流脈沖。鋰離子微型電池最多只能提供兩倍的額定電流,因此產(chǎn)品設(shè)計人員傾向于使用更高容量的電池來滿足脈沖電流要求。固態(tài)鋰微電池通過提供超過 10 倍的額定容量解決了這個問題。
最后,與鋰離子紐扣電池相比,固態(tài)鋰技術(shù)的保質(zhì)期更長。這來自其顯著降低的泄漏。雖然典型的鋰離子微型電池可能會在兩到三個月內(nèi)完全耗盡電量,但固態(tài)鋰微型電池可能需要四年或更長時間才能降至其完全充電狀態(tài)的一半。
外形自由
過去,圓柱形外形是制造商最容易制造的。鋰離子電池的液體電解質(zhì)也需要特殊的保護(hù)性包裝。雖然棱柱形和矩形軟包電池可用于智能手表、智能手機(jī)和其他更大容量的設(shè)備,但這些選項通常不適用于連接健康的可穿戴設(shè)備和可穿戴設(shè)備。此外,鋰離子電池通常僅提供一小部分標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
相比之下,固態(tài)鋰微電池可實現(xiàn)可定制的矩形形狀因數(shù)。隨著 1 mAh 至 100 mAh 產(chǎn)品類別的無陽極固態(tài)鋰化學(xué)物質(zhì)的出現(xiàn),現(xiàn)在可以使用經(jīng)過驗證的大批量卷對卷制造技術(shù)來沉積微電池的陰極和固體電解質(zhì)。然后以定制的長度和寬度從卷筒上切割單元電池,并根據(jù)特定容量和最終產(chǎn)品的要求將矩形電池堆疊到所需的高度。
擴(kuò)展的設(shè)計選項
固態(tài)鋰技術(shù)相對于鋰離子的優(yōu)勢也將使開發(fā)人員有機(jī)會以新的方式看待舊挑戰(zhàn)。例如,對于鋰離子電池,如果設(shè)計人員需要 30 mAh 的容量,他們通常會選擇一個 30 mAh 的電池,而不是兩個 15 mAh 的電池。這是因為兩節(jié) 15 mAh 電池的總?cè)萘刻蟆?
固態(tài)鋰微電池并非如此。如果更適合產(chǎn)品,則可以使用兩個 15 mAh 微電池。
或者,產(chǎn)品開發(fā)人員可以優(yōu)化他們的產(chǎn)品設(shè)計,以獲得更長的電池壽命或擴(kuò)展功能集,或兩者的平衡。與那些必須提供最具挑戰(zhàn)性的連接設(shè)備功能組合的產(chǎn)品相比,空間最受限的產(chǎn)品具有不同的要求。
更簡單的設(shè)計,更低的 BOM
鋰離子電池需要安全保護(hù)電路,而固態(tài)鋰電池則不需要。消除此電路可減少組件數(shù)量和材料清單 (BOM) 成本,同時簡化產(chǎn)品設(shè)計。
鋰離子電池還需要更復(fù)雜的充電電路來實現(xiàn)更安全的充電過程,以確保電池的可靠性,而這些組件也增加了成本、電路板面積和復(fù)雜性。相比之下,固態(tài)鋰微電池使用恒壓充電方法,與最快充電的基于鋰離子的設(shè)計相比,這需要一種簡單、低成本的解決方案,同時實現(xiàn)快兩到三倍的充電速率。
表面貼裝器件組裝
無陽極固態(tài)鋰化學(xué)不僅簡化了電池制造,而且在將電池組裝到具有低溫(高達(dá) 160°C)回流曲線的 PCB 上時,還可以使用標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝技術(shù) (SMT)。由于固態(tài)鋰微電池中沒有鋰陽極或鋰陽極極少,特別是在制造或基本放電狀態(tài)下,鋰在組裝過程中不會對 SMT 烘箱中的高溫發(fā)生反應(yīng)。
其次,微型電池由堆疊、封裝、然后在側(cè)端金屬化的單元電池構(gòu)成,以創(chuàng)建用于直接 PCB 連接的電氣終端。這將使固態(tài)鋰微電池看起來比傳統(tǒng)電池更像多層陶瓷電容器(MLCC)。
這種扁平的長方體固態(tài)鋰微電池將在典型的 SMT 工藝中加入其他表面貼裝組件。這將節(jié)省 PCB 面積,減少組裝時間,并消除鋰離子電池所需的紐扣電池插座和手動組裝或焊接的成本。
固態(tài)鋰微電池技術(shù)有望支持各種新的連接設(shè)備,同時顯著改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備。這些應(yīng)用范圍從更纖薄、更時尚、功能豐富的健身和健康追蹤環(huán)到具有擴(kuò)展處理和連接功能的助聽產(chǎn)品,這些產(chǎn)品看起來更像是消費(fèi)者耳塞而不是助聽器。
開發(fā)人員在他們的產(chǎn)品創(chuàng)新之旅中也將擁有更多的選擇。其中包括外形自由度、更簡單的設(shè)計和更低的 BOM 成本,以及將更多功能集成到更小的設(shè)備中的能力,這些設(shè)備可以在兩次充電之間運(yùn)行更長的時間并更快地充電。