小型固態(tài)電池開啟物聯網新紀元

作為傳統鋰離子電池的替代品，固態(tài)電池的開發(fā)工作目前正在全球范圍內展開。這種新一代的電池采用性質穩(wěn)定且不易燃的固體電解質材料來代替液體，消除了泄漏和著火的風險，具有出色的安全性、高可靠性和更長的使用壽命。TDK成功地實現了全球首款全陶瓷固態(tài)SMD?*1電池CeraCharge?的商業(yè)化，并有望搭載于各種IoT設備中。（照片由CookPerfect提供）

解決傳統鋰離子電池局限性的下一代解決方案

毫不夸張地說，隨著我們進入物聯網時代，幾乎所有事物都連接到了互聯網，要想提高各種智能設備的普及率，除了緊湊的外形和更強的通信功能之外，高電池性能也是必不可少的。具有高能量密度的鋰離子電池如今被廣泛用于各種電子設備，例如筆記本電腦、智能手機和無線耳塞等，并且越來越多地運用于無人機、電動自行車和EV（電動汽車）中。然而，由于鋰離子電池是使用易燃的有機溶劑電解質制成，存在泄漏和著火的風險，因此物聯網設備制造商對開發(fā)更安全、更可靠的含有穩(wěn)定電解質材料的固態(tài)電池的需求也與日俱增。預計將來EV等設備中的大容量電池也將被固態(tài)電池取代，其市場規(guī)模將進一步擴大。

小型全固態(tài)鋰離子薄型電池的全球市場規(guī)模和預測

來源：以全球下一代電池市場為基礎：日本矢野經濟研究所2019年主要調查研究結果。

固態(tài)電池市場在未來10年內預計將呈指數增長。

常規(guī)鋰離子電池與固態(tài)鋰離子電池的對比

固態(tài)電池采用固態(tài)電解質材料代替?zhèn)鹘y鋰離子電池中的液態(tài)電解質，可提供較高水平的安全性和更長的使用壽命。

由TDK率先推出的固態(tài)SMD電池CeraCharge的功能

隨著全球各公司不斷致力于固態(tài)電池的開發(fā)，TDK成功地實現了全球首款固態(tài)SMD（表面貼裝器件）電池CeraCharge的商業(yè)化。CeraCharge是基于TDK先進的積層陶瓷技術打造的，具有適合量產的優(yōu)勢。其固體陶瓷電解質消除了泄漏和著火的風險，同時具備其他實用特性，包括：1.5V的標稱電壓，100μAh的容量，-20?C至80?C的工作溫度范圍。此外，其SMD型設計便于放置電池，從而有助于降低組裝成本。由于具有尺寸小、安全性高和使用壽命長的優(yōu)勢，它很適合搭載在各種環(huán)境下使用的IoT設備中。

CeraCharge?固態(tài)電池的橫截面（示意圖）

CeraCharge是利用TDK的先進積層陶瓷技術打造的。

運用于烹飪溫度計

芯片大小的安全固態(tài)電池CeraCharge正在逐步應用到各種IoT產品中。其中一種應用就是2020年12月推出的烹飪溫度計產品。這款新產品是一個15cm的金屬溫度計探頭，由丹麥一家生產烹飪溫度計系列產品的CookPerfect公司出品，配備有五個溫度傳感器，一個BLE（藍牙低能耗）*2通信模塊以及TDK的CeraCharge。只需插入此探頭，即可通過智能手機實時監(jiān)測烤箱內烤肉的內部溫度。借助這一突破性的產品，人們能夠在理想的溫度下烹飪圣誕節(jié)烤肉等各種肉類。

CookPerfect的聯合創(chuàng)始人兼董事總經理Martin Kloster表示：“當我們在2016年開始設計CookPerfect時，根本沒有哪一種電池技術可以支持在5個點進行測量，運行復雜的算法，并且可以內置到相應裝置中。但是借助CeraCharge，我們得以打造一個“真正的無線”溫度計?！盞loster提到，可靠性和安全性非常重要，因為這些溫度計將直接插入到食物中并用于高溫烤箱和烤架?！敖^對不能有任何化學泄漏。我們還需要較高的工作溫度范圍，可以承受在烤箱內部使用。固態(tài)的CeraCharge沒有泄漏的風險，其體積小到可以安裝到3.7mm直徑的裝置中，并且可以承受高達85?C溫度，這就是我們選擇將它用在產品中的主要決定因素。”

CookPerfect的無線肉類溫度計

15cm的金屬探頭內含五個溫度傳感器，一個通信模塊和固態(tài)CeraCharge電池，可在烹飪時對肉類進行實時溫度監(jiān)測。

（照片由CookPerfect提供）

例如此類將溫度傳感器與通信功能結合在一起的烹飪溫度計，隨著配備各種傳感器的設備的不斷普及，一個全面的物聯網社會即將來臨。隨著市場對各種尺寸和規(guī)格電池的需求不斷增長，目前正在考慮將CeraCharge集成到各種設備中，包括用于智能儀表、可穿戴設備和智能傳感器的實時時鐘(RTC)*3。

作為全球率先將固態(tài)電池商業(yè)化的公司，TDK將繼續(xù)致力于擴大其產品系列，同時提高其微型化程度和容量，以覆蓋更廣泛的應用領域。CeraCharge將一如既往地為快速擴張的物聯網市場提供有力支持。

CeraCharge?固態(tài)電池

從簡單的小工具到規(guī)格復雜的設備，各種工業(yè)和消費類IoT設備日益需要緊湊、安全且可靠的電源。為了滿足這些需求，TDK開發(fā)了全球首款可充電固態(tài)SMD電池CeraCharge。有關更多信息，請訪問我們的產品中心頁面。

術語

1.表面貼裝元件(SMD)：用焊料貼裝在印刷電路板上的電子元件。與通過引線將元件貼裝在帶孔的印刷電路板上相比，此方法占用的空間更少，能夠實現器件微型化。

2.BLE（低功耗藍牙）：藍牙標準的一部分，即短程無線通信技術。由于其功耗和成本較低，因此作為物聯網設備的通信技術而引起了人們的關注。

3.實時時鐘(RTC)：嵌入到計算機或設備中的電路，即使關閉系統電源，也可以持續(xù)測量時間的流逝。