201409 特殊形态锂电池技术及应用发展.pdfVIP

IEK 產業情報網 特殊形態鋰電池技術與應用發展 呂學隆 鋰電池產品中較為人熟知的外型為圓筒形、方形與軟包裝三種，在長期的技術與 產經驗累積下已經走向規模經濟，但是標準化的外型也在變化快速的新興應用市場上成 為設計的侷限因素，因此也有部分客製化服務電池廠商發展不同外形的電池，也成為下 游終端產品應用的選項，如發展薄型電池(Thin Battery)技術、纜線電池(Cable Battery) 、 曲面電池(Curve Battery)或階梯型態電池(Stepped Battery)等。 一、在現有電池設計限制下，提供設計者更多彈性選擇 (一)提高終端產品內部空間利用率 近年因可攜式電子產品走向輕薄化設計，對於整機產品的內部空間利用效率上自然 成為各家業者的設計與研發重點，此外在積極推出新產品、切入新興應用市場的策略下， 也需要更多彈性化的設計組合，以及多樣化的零組件特性，其中電池作為裝置當中主要 電源供應、攸關產品使用續航力的角色，自然成為整機產品內部結構布局的重要部分， 但是在現有智慧型手機、平板電腦等設計下，部分走向圓弧形設計以符合美感與人體工 學的外型，其實隱含內部結構的空間未利用問題，若能夠把這些空間適當利用，尤其是 作為電池利用的話，將可進一步增加整機電池容量，提高產品使用續航力。 至於要有效利用內部結構的剩餘空間，有幾種可能的做法，設計者可以使用薄型電 池進行堆疊，盡量填滿內部結構側邊的中不規則化或弧線化的空間，作最大程度的利用 與增加電池實際容量；或是利用不同容量的電池進行並聯，將產品邊緣的餘留空間填滿， 或是針對手機背蓋圓弧設計利用階梯電池的概念來增加手機背蓋弧形區域的體積利用 率、甚至是將電池與背蓋、保護皮套或保護殼直接整合，用以提高整機電容量。 2014/09 1 IEK 產業情報網 資料來源：工研院 IEK(2014/09) 圖一 導入特殊形態電池優點與搭配建議 (二)提供設計者更多彈性選項 另一種牽涉到特殊形態電池的設計出發點，是為了增加設計者可能的設計創意發揮 空間，無論是圓筒形、方形或軟包裝電池等，已有一定之體積與外觀造型，但對於終端 產品設計工作來說 ，若是有更多樣化外型或多種規格的電池可供考量導入設計，可以讓 產品的設計上更能發揮創意與貼近潛在需求 ，避免因電池標準化的外觀而侷限可能的創 意。要提升設計的彈性與選擇空間，可以利用小電池多顆並聯的方式彼此連接，達成可 彎曲、可撓或貼合人體之需求 ；或者是利用薄型化電池來讓終端產品符合輕薄化的設計 趨勢 。另外如晚近成為討論焦點的穿戴式裝置，也有必須貼近人體工學便於穿戴方便的 需要，此時為了同時符合產品使用續航力、安全性與人體工學等多方要求 ，也需要特殊 形態電池作為選用組合。 2014/09 2 IEK 產業情報網 二、薄型化鋰電池技術 (一)已有低於 2mm 產品問世；率先應用於智慧型手機與平板電腦 在智慧型手機與平板電腦的發展過程中，鋰電池與面板兩項零組件基本上決定整機 產品的厚度，若是可以有更薄的鋰電池，產品設計上就越有機會減少厚度。過去在智慧 型手機上大多使用3~5mm 左右厚度的方形或軟包裝鋰電池，經過多年發展下技術已然成 熟，其能量密度平均在550~620Wh/L 左右 ，但也因電池厚度之因素，往往讓整機厚度不 易降低 ，難以設計