【教科書將改寫】耐高溫、不爆炸,可取代電容的陶瓷全固態電池是什麼?

【為什麼我們要挑選這篇文章】日常生活中常見的電池,都具備液態的電解液,而全固態電池的所有材料都是以固態存在,具有能量密度高、體積小、安全性高等優點,沒有碳鋅、水銀電池的漏液問題,或是鋰電池的膨脹問題,被視為電池界的明日之星。而陶瓷的全固態電池更可以耐高溫,可成為車用電池;它的小體積特性也可用於 IoT 產品上,潛力無限。(責任編輯:郭家宏)

被視為電池界明日之星的「全固態電池」,由於具備不易燃、安全性高、容量大等優點,到目前為止,在相關話題上,也往往只侷限在電動車(EV)的應用上。目前全固態電池尚處開發階段,多數商品化的產品只有數毫米大小,然而確隱藏了無限潛力,有可能替代電容器在電路設計上的角色,或在 IoT 及穿戴裝置上大顯身手。

各大廠積極研發,2019 有望成為全固態電池元年

2019 將有可能成為全固態電池元年,繼 TDK(日本的電子元件公司)於日前展開每月 3 萬顆的樣品出貨後,日本國內的 MLCC(基層陶瓷電容)及積層晶片電感元件製造商們也先後投入陶瓷基底的全固態電池研發行列。包含在陶瓷技術上擁有優勢的 NGK(日本的礙子製造公司)也在一般消費市場上投入了「半固態電池」產品。

過去在電路版上多使用鈕扣電池,來作為即時時鐘(Real Time Clock,RTC)等裝置的電力來源。和目前的全固態電池相較,雖然在電流量上具有優勢,但是體積較大,還有電池漏液造成裝置損害的風險。

陶瓷系全固態電池可耐高溫,可取代電容器元件

陶瓷系的全固態電池在產品特性上可耐高溫,也可取代電容器類的元件,將大大改變電路設計上的思維。而在電流上的缺點,則可透過裝載複數的全固態電池來解決。加上現今消費者已習於每天對電子裝置進行充電,電容量小的問題也隨之克服。

陶瓷系的全固態電池的電壓一般只有 1.4 – 2 伏特,在需要較高電壓的裝置上,也同樣可透過裝載複數電池來解決。

此外,因為不怕高溫環境,在形狀上的自由度也高,適合使用在車用電池、穿戴裝置、IC 卡等各式大大小小的裝置上。

薄型陶瓷系全固態電池可應用於 IC 卡

日前 NGK 就推出了厚度只有 0.45 毫米的薄型陶瓷系全固態電池,可放進 IC 卡中,賦予卡片指紋辨識、藍芽通訊、顯示 QR Code、通知用戶卡號遭盜用、重新發行新卡號等功能。

加上多數的陶瓷系全固態電池,較尺寸大小幾乎相同的 MLCC 多了數百倍的電流容量,或是只有超級電容(EDLC)1% 的體積,都讓陶瓷系全固態電池充滿替代電容器角色的可能性。

關於這方面,廠商有無生產電容器,在看法上就相當分歧。以 MLCC 為事業重心的村田製作所等業者就認為,「就高溫環境而言,有替代電容器的可能性,但是與 MLCC 所扮演的角色及特性不同,在運用上應適才適所」。

而不生產電容器的 FDK(富士電氣化學),該公司執行董事兼全固態事業推進準備室長庄瀨知行表示,「想要發掘(陶瓷系電池)可以取代 MLCC 等元件到什麼程度」。

(本文經合作夥伴 鉅亨網 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈取代電容器?陶瓷系全固態電池潛力大 〉。首圖來源: 鉅亨網、TDK 官網

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