.jpg)
Emner som dekkes
Bakgrunn
Søknader for utskriftsvennlig og Organic Electronics
Slå Printable og Organic Electronics med Thin-film Batterier
Fordeler med Thin-film Batterier
Form Factor av Thin-film Batterier
Egensikker Properties av Thin-film Batterier
Temperatur Stabilitet av Thin-film Batterier
Market Forecast på fremtidige anvendelser av Thin-film batterier i Printed Electronics
Thin-Film batteri kjemi, Materialer og teknologisk Alternatives
Utfordringer og konkurranse i Thin-Film Battery foretak
Oppsummering
Bakgrunn
NanoMarkets er en ledende leverandør av marked og teknologi, forskning og industri analyse for den tynne filmen, organiske og utskrivbare elektronikk bedrifter (som vi refererer til som TOP Electronics.) Siden firmaets grunnleggere, NanoMarkets har publisert over to dusin omfattende forskningsrapporter om nye teknologien markeder. Emner som dekkes har inkludert sensorer, skjermer, OLED, HB-LED, e-papir, RFID, solceller, smart emballasje, roman batteri teknologier, trykt elektronikk , organisk elektronikk, nye minne og lagring teknologier og andre lovende teknologier. Vår kunde vaktliste er en hvem er hvem av selskaper i spesialkjemikalier, materialer, elektronikk applikasjoner og produksjon. NanoMarkets også vert for en blogg på www.nanotopblog.com hvor vi diskuterer teknologiske trender, selskapsmeldinger og bransjens pågående fremgang.
Søknader for utskriftsvennlig og Organic Electronics
Mange av faktisk eller tenkt programmer for skrivbare og organisk elektronikk - og lav ytelse elektronikk mer generelt - krever sin egen strømkilder for å gjøre dem fungere. Tilfeller i punkt inkluderer aktive RFID-brikker, elektroniske hylle etiketter (ESLs), aktiv kosmetiske / stoffet levering patcher, lav-kost medisinsk diagnostiske produkter, ekstern sensor arrays, drevet smartkort og smart emballasje av ulike typer. Dette er rett og slett fordi de er "mobile" enheter, og derfor ikke kan plugges inn i veggen (for eksempel smartkort) eller sannsynligvis ikke vil være i nærheten av en stikkontakt (f.eks ESLs).
Slå Printable og Organic Electronics med Thin-film Batterier
I dag, strømkilder brukes til slike enheter er det meste knapp / høreapparat / mynt batterier, eller noen ganger enda større batterier. I mange tilfeller er disse batteriene er ganske egnet for oppgaven i form av effekt og lang levetid. De er også veldig billig, lever lenge, har anstendig energi tettheter, og er basert på svært moden teknologi. Gitt alt dette, det er - på forsiden av det - ingen god grunn til hvorfor noen skulle bruke tid på å utvikle nye typer batterier for disse enhetene. Minst, det er ingen god grunn til at et firma bør bruke tid på denne måten, og forventer å tjene penger!
Fordeler med Thin-film Batterier
Likevel er et økende antall bedrifter på jakt etter noe bedre - tynnfilm-batterier . Disse selskapene sitere følgende fordeler:
Form Factor av Thin-film Batterier
Thin-film batterier er ofte bedre egnet i kraft av sin form factor enn noen annen form for strøm til tynn-film elektronikk. Vurdere en ultra-tynne smartkort strittende med trykte tynnfilmstransistorer som måtte bli drevet av en knapp batteri to ganger tykkelsen. (Sammenlignet med konvensjonelle batterier, som er aldri så tynn, tynn-film-batterier nå kommersialiseres er vanligvis bare noen få millimeter tykk.) Dette ville ikke være hva slags produkt som de fleste forbrukere ville ønske å bære i lommeboken sin og dette er en viktig faktor for Visa og andre kredittkort selskaper som håper verden vil flytte til drevet smartkort som kan for eksempel gi økt sikkerhet med en gang passord (OTP) systemer.
Egensikker Properties av Thin-film Batterier
Sammenlignet med konvensjonelle knapp batterier, tynn-film batterier vanligvis stole på alle solid-state materialer og en uorganisk glass elektrolytt, som et resultat av disse batteriene er egensikker og utgjør ikke risikoen for søl, koking eller gassing forbundet med tradisjonelle batterier. Selv om sikkerhet er egentlig ikke en stor trussel med konvensjonelle batterier, den eksploderende laptop-batteri skremme av noen få år tilbake har sensitivisert de forbruk av offentlige at batteriene kan være en trussel.
Temperatur Stabilitet av Thin-film Batterier
De fleste eksisterende oppladbare batterier mister ytelse ved høye temperaturer. Flere produsenter av tynn-film batterier hevder at deres teknologi demonstrere overlegen temperatur stabilitet og kan operere opp til ca 150 ° Celsius.
Market Forecast på fremtidige anvendelser av Thin-film batterier i Printed Electronics
Alt som blir sagt, den nåværende generasjon av tynn-film-batterier er mye dyrere enn eksisterende knapp batterier. Dette er fordi (1) er det behov for å gjenerobre utvikling kostnader over en relativt kort periode, mens utviklingskostnader i tilfelle av knappbatteri har lenge siden blitt gjenvunnet, og (2) produksjonsvolum for knapp batterier er enorme , mens for tynn-film batterier er de veldig små. For tynn-film batterier , stordriftsfordeler sjelden eller aldri bruker.
Så, er fordelene nevnt ovenfor virkelig nok å gjøre folk betale mer for sine batterier? I visse begrensede tilfeller svaret synes å være ja. Vi forventer tynn-film batterier å målrette applikasjoner der dagens batteriteknologi er mangelfull på noen måte som kan løses ved tynn-film batteri -teknologi, slik som selvutlading begrensninger forbundet med super kondensatorer eller holdbarhet begrensninger felles for kjemiske batterier . NanoMarkets forventer også disse batteriene å målrette programmer som ikke er mulig eller i det minste som er provably vanskelig å oppnå uten tynn-film teknologi. Noen av programmene som tynn-film batteri produsenter er målgruppe som visstnok passer inn i denne kategorien omfatter powered smartkort, minnebrikker, aktiv og semi-passive RFID-brikker, medisinske implantater, og kosmetiske og narkotikarelaterte levering patcher. Markedene for disse programmene vil (det hevdes) være villig til å betale litt av en premie for attributtene nevnt ovenfor - tynn, lav profil form, redusert miljøpåvirkning, egensikkerhet og temperatur stabilitet.
Likevel NanoMarkets ikke tro at det vil være nok en etterspørsel for tynn-film batterier å vokse til et betydelig marked eller å støtte noe lignende antall firmaer som ønsker å spille i dette rommet før kostnadene kommer ned betraktelig. I stedet forventer vi at dette området utvikles over tid gjennom følgende: (1) bedre markedsføring, som fører til større ordrer, noe som igjen vil føre til stordriftsfordeler, og (2) utvikling og bruk av bedre produksjonsteknologier. Bruk utskriften til å produsere batterier, for eksempel, er å få stor oppmerksomhet på det nåværende tidspunkt, og NanoMarkets har en egen rapport på trykte batterier. I tillegg integrere produksjon av batteriet med at av produktet at det vil drive bærer med det åpenbare kostnadsbesparelser.
I mellomtiden, mens du venter på kostnadsforbedringer skal vises, er noen batteri produsenter fange verdi ved å flytte opp i kjeden og selge produkter - slik som kosmetiske flekker - der batteriene er brukt. Denne strategien fungerer både som en måte å tjene litt mer penger på kort sikt og for å demonstrere bruken av firmaet er tynn-film-teknologi, som igjen - det er å håpe - vil føre til flere bestillinger.
The thin-film batteri vil aldri være et universalmiddel, imidlertid. Vi forventer ikke tynn-film-batterier for å representere den neste generasjonen av batterier for mobil elektronikk, for eksempel. I fjern fremtid, tynn-film-batterier kan ha mye bredere anvendelse, for det er eksperimenter som tyder på at de kunne brukes til å drive biler, for eksempel. Men i denne rapporten, er vi ikke primært opptatt av mer futuristiske søknader som har blitt foreslått.
Thin-Film batteri kjemi, Materialer og teknologisk Alternatives
Det er mange teknologi retninger som blir tatt for å oppnå effektiv tynn-film batterier av typen beskrevet ovenfor. Hvordan disse vil trolig skjerpe deg, hvilke applikasjoner disse teknologiene til slutt vil tjene og hvilke teknologier som kan til slutt visne bort er et hovedtema i denne rapporten. Det virker ganske sikkert at så søknader modne, noen av kjemi og materialer som brukes i tynn-film batterier vil bli vist seg å ha et visst nivå av generell anvendbarhet, vil noen finne nisje applikasjoner der gjelder spesielle betingelser (for eksempel i medisinske implantater) og andre vil forsvinne.
I dag, de fleste av tynn-film batterier er litiumbasert. Lithium-ion batterier har evnen til å tåle høye temperaturer. Dette kan være nyttig i visse produksjon miljøer, for eksempel når batterier brukes med smartkort som må tåle høy temperatur laminering prosess. Det neste stadiet i tynn-film batteri utviklingen fra litium-ion er å lithium-ion-polymer (LiPo), som bygger på et solid elektrolytt (noen ganger gel) i stedet for et porøst substrat som har blitt dynket med en flytende elektrolytt. Disse batteriene tilbyr forbedringer i form av lavere kostnader produksjon og robusthet, og kan være så tynn som en millimeter. Likevel andre varianter av litium batteri tema som blir kommersialisert er litium metall, litium mangandioksid, litium thionyl klorid og litium oksygen. Lithium fosfor oxynitride (LiPON), som opprinnelig ble utviklet ved Oak Ridge National Laboratory, blir ofte brukt som elektrolytt i tynn-film batterier i dag, men andre typer elektrolytt er under utvikling.
Det er også noen tynn-film og spesielt utskrivbare batterier som blir utviklet ved hjelp av kjemi enn de basert på litium. Blå Spark Technologies, tidligere Thin-film Technologies, bruker sink-karbon for sin batteriteknologi og flere andre bedrifter bruker sink-mangandioksid. Noen forskere har jobbet med å bruke biomaterialer, og dette arbeides det meste blir gjort i universiteter og forskningsinstitutter, men Sony er også involvert. Enda en forskning retning er radioisotop batterier. Noen av disse mer eksotiske materialer virkelig har ingen sjanse til å bli en mainstream batteri teknologi, men de kunne ha spesielle anvendelser i medisinsk, militær og vitenskapelig forskning.
Utfordringer og konkurranse i Thin-Film Battery foretak
Det finnes en rekke utfordringer som må overvinnes før tynn-film batterier kan begynne å generere betydelige inntekter, og denne rapporten drøfter dem i noen dybde. Disse inkluderer følgende:
- Kapasiteten må være etablert for å produsere celler med nye kjemikalier. Som vi allerede har nevnt, tynn-film batterier er ikke sannsynlig å vokse til en betydelig og lønnsom næring til høy-volum produksjon kan rettferdiggjøres. Men dette vil bety en samtale på aksjeinvestorer og / eller bankfolk for betydelige mengder kapital. Dette vil være spesielt utfordrende i dagens økonomiske miljø
- Det må også være bevist at tynn-film batterier kan leveres til kunder til en pris som gjør dem alvorlig konkurranse for knapp / mynt batterier i høy-volum applikasjoner. For å gjenta, er dette litt av en utfordring, fordi disse mer konvensjonelle batterier er så billig og uten høyt volum, mange av batterityper vurdert i denne rapporten være uoverkommelig dyrt.
Alle de store kjemi som for tiden blir kommersialisert for volum anvendelser av tynn-film-batterier har blitt godt undersøkt i mange år, så det er usannsynlig å være enorme utfordringer her. Likevel, produktene på dette tidlige stadium av utviklingen ofte støter startproblemer, tynn-film batterier er lite sannsynlig å være unntaket fra regelen. Og mens batteriene at vi fokuserer på i denne rapporten er vanligvis den newbie teknologiene prøver å ta en andel av batteriet markedet fra eldre teknologier, er det også andre, noen ganger også nyere teknologier som representerer en utfordring for tynn-film batterier .
Oppsummering
Med dette i tankene, for hver applikasjon, vil det være viktig for batteri produsenter å vurdere fordelene ved å bruke en tynn-film batteri av noe slag mot ikke-batteri alternativer, så vel som mot konkurranse fra mer tradisjonelle batteri teknologier. Dermed kan et billigere alternativ til å bruke et batteri vel være elektrisk induksjon, slik tilfellet er med passive RFID og mest smartkort. Og i fremtiden, kan en rekke energihøsting teknologier blir tilgjengelig for noen av programmene mot som tynn-film-batterier blir målrettet.
En annen mulighet ville være tynn-film brenselceller, et område som har fått en del oppmerksomhet fra teknologer og forskere. Enten de kunne konkurrere med faktiske tynn-film batterier er tvilsomt, men det er sikkert nok av interesse for dem fra det militære. Så er det biothermal enheter som benytter seg av den termiske energien som produseres naturlig i kroppen. Flere bedrifter ser på denne type teknologi for å drive medisinske implantater, der fordelene er ganske åpenbare.
Kilde: "Thin-Film Batterier: Nåværende og fremtidige markeder 2009-2016", Market Report fra NanoMarkets
For mer informasjon om denne kilden besøk NanoMarkets