一种新(xīn)的锂离子電(diàn)池解决方案，可(kě)消除物(wù)联网電(diàn)源的瓶颈

2020-03-13

在拉斯维加斯举行的CES 2020上，引入了旨在解决医疗保健，移动性，农业等领域紧迫问题的众多(duō)下一代物(wù)联网设备。但是，这些设备的发展也带来了電(diàn)源维护方面的问题。電(diàn)源中使用(yòng)的大多(duō)数電(diàn)池都是原電(diàn)池，这会遇到容量问题。对于二次電(diàn)池或可(kě)充電(diàn)電(diàn)池，充電(diàn)时间和電(diàn)池寿命仍然是紧迫的问题。此外，更换方法，垄断的空间，实施过程中的局限性以及由于劣化导致的膨胀仍然是電(diàn)池的问题。

在去年的CES 2019上，NGK Insulators Ltd.（NGK）的硬币和邮袋类型“ EnerCera”系列荣获CES创新(xīn)奖（在智能(néng)能(néng)源类别中）。随着二次電(diàn)池产品系列的推出，解决物(wù)联网设备電(diàn)池问题的期望越来越大。晶體(tǐ)取向陶瓷板仅由活性材料组成，在小(xiǎo)而薄的主體(tǐ)内实现了高能(néng)量密度和低内阻。它还具有(yǒu)高温安装的独特特性。EnerCera系列可(kě)以运行需要大電(diàn)流（例如，几10 mA至几100 mA）的IC，传感器和无線(xiàn)通信系统。此外，CV（恒定電(diàn)压）充電(diàn)功能(néng)消除了使用(yòng)充電(diàn)器IC控制充電(diàn)電(diàn)流的需要。EnerCera系列的定位是在不久的将来提供一次電(diàn)池的替代产品。

EnerCera有(yǒu)两种类型：“ EnerCera Coin”，一种厚度為(wèi)1毫米至2毫米的硬币型電(diàn)池，用(yòng)于安装在電(diàn)路板上；“ EnerCera Pouch”，一种超薄且可(kě)弯曲的電(diàn)池，厚度為(wèi)0.4毫米至0.45毫米，用(yòng)于嵌入卡。EnerCera硬币是通过向其带有(yǒu)電(diàn)极和隔板的全陶瓷堆叠式整體(tǐ)中添加少量液體(tǐ)電(diàn)解质制成的。NGK将这些独特的電(diàn)池定义為(wèi)“半固态電(diàn)池”。他(tā)们取得了世界上第一个工作温度為(wèi)85°C的锂离子二次電(diàn)池，使用(yòng)寿命長(cháng)达10年，这是对物(wù)联网设备的两个很(hěn)大要求。

物(wù)联网设备普及的关键是解决维护问题的電(diàn)池

能(néng)量收集的定义是收集通常被丢弃的能(néng)量形式，例如太阳能(néng)，热能(néng)，风能(néng)，盐度梯度和动能(néng)，然后重新(xīn)使用(yòng)它们。尽管近年来已经普遍讨论了其潜力，但是设备之间通信中对電(diàn)源的需求使其难以实现。EnerCera具有(yǒu)独特的特性，使其特别适合于能(néng)量收集。除了存储少量電(diàn)流的功能(néng)外，它还可(kě)以在需要时释放大電(diàn)流，其作用(yòng)类似于電(diàn)容器。这种独特的功能(néng)使EnerCera可(kě)以用(yòng)作超小(xiǎo)型/超薄封装的免维护電(diàn)源解决方案。

在2020年國(guó)际消费電(diàn)子展（CES）上，NGK与其他(tā)公司合作展示了使用(yòng)EnerCera的众多(duō)应用(yòng)，以展示IoT设备免维护電(diàn)源解决方案的潜力。例如，该公司与瑞萨電(diàn)子公司一起推出了基于能(néng)量收集的无線(xiàn)农业监控系统。关于所使用(yòng)電(diàn)池的效率，瑞萨電(diàn)子给予了高度评价：“我们尝试了多(duō)种产品，但EnerCera的产品遠(yuǎn)不止这些。” NGK还在与理(lǐ)光公司合作的项目中，通过使用(yòng)EnerCera Pouch来推进通过能(néng)量收集来增加发電(diàn)量的技术。此外，NGK与理(lǐ)光電(diàn)子设备公司一起致力于基于室内光伏技术的免维护环境传感器。

可(kě)以想象在农业中的未来，即通过不再需要更换或更换電(diàn)池的IoT设备管理(lǐ)田地和农作物(wù)，从而降低了维护成本。这是NGK希望实现的未来。

在无線(xiàn)電(diàn)源领域，该公司已经宣布与Ossia和Powercast等领先公司建立合作伙伴关系，并有(yǒu)望开发免维护的无線(xiàn)電(diàn)源解决方案。虽然電(diàn)源和维护是许多(duō)物(wù)联网设备的瓶颈，但能(néng)量收集和无線(xiàn)電(diàn)源将允许充電(diàn)和运行，同时几乎可(kě)以自动执行设备管理(lǐ)。该技术的其他(tā)可(kě)能(néng)性在医疗保健，手表，家用(yòng)设备和许多(duō)其他(tā)领域中也存在。

利用(yòng)市场上不存在的解决方案创造新(xīn)价值

NGK副总裁Ohwada先生在讨论EnerCera在实现免维护IoT概念方面的潜力时，强调了上述优势：“我们的产品系列中的两种型号都為(wèi)具有(yǒu)以下特点的超小(xiǎo)型/超薄IoT设备提供電(diàn)源解决方案：市场上以前不存在。EnerCera囊袋超薄且可(kě)弯曲，可(kě)将其嵌入到柔性電(diàn)路板中。另一方面，可(kě)以通过回流焊接将硬币模型与其他(tā)電(diàn)子组件一起安装在電(diàn)路板上，从而代替電(diàn)容器作為(wèi)分(fēn)散的電(diàn)源。”

他(tā)继续提供该系列的愿景。“在零售和物(wù)流行业，EnerCera可(kě)用(yòng)于物(wù)流标签，電(diàn)子货架标签以及在我们的生活空间（如智能(néng)家居）中实现物(wù)联网。在制造业中，我们看到了设备监控设备，電(diàn)源备份，室外5G基站和5G解决方案的总體(tǐ)潜力。总體(tǐ)而言，我相信EnerCera将能(néng)够超越我们的想象，并且我希望看到的解决方案涵盖安全，预防性维护，节能(néng)以及许多(duō)其他(tā)小(xiǎo)型但具有(yǒu)创新(xīn)性的应用(yòng)需求。我希望EnerCera能(néng)够满足各种各样的需求，為(wèi)智慧社会做出贡献。”

凭借世界首创的高耐热性能(néng)，EnerCera的潜力包括移动性和工业市场

NGK于2019年12月宣布，EnerCera通过在85°C的温度下运行而实现了世界上首个锂离子二次電(diàn)池。因此，该系列有(yǒu)望用(yòng)于耐热性至关重要的移动性领域。这在2020年國(guó)际消费電(diàn)子展（CES 2020）上得到了體(tǐ)现，汽車(chē)行业的大量物(wù)联网公司参观了NGK。讨论的应用(yòng)包括智能(néng)钥匙，轮胎传感器和電(diàn)子控制单元（ECU），它们使用(yòng)EnerCera作為(wèi)汽車(chē)下一代物(wù)联网中的分(fēn)散電(diàn)源。总體(tǐ)而言，行业内的期望很(hěn)高。

在工业市场上，EnerCera的较大潜在应用(yòng)之一是用(yòng)作监视管道或其他(tā)人类难以独自完成的任務(wù)的電(diàn)源。除此之外，通过将EnerCera与能(néng)量收集或无線(xiàn)電(diàn)源一起用(yòng)作電(diàn)源解决方案，工厂的过程管理(lǐ)，建筑物(wù)和设备监控的照明和空调管理(lǐ)都具有(yǒu)潜力。

智能(néng)卡中的EnerCera –实现高安全性解决方案

自2019年以来，NGK一直在运送EnerCera系列的样品，而早期的应用(yòng)之一就是高功能(néng)智能(néng)卡。例如，在创建具有(yǒu)指纹认证的高安全性信用(yòng)卡时，保持薄型和小(xiǎo)尺寸的電(diàn)池很(hěn)重要，这使EnerCera成為(wèi)自然选择。此外，该系列与非接触式读卡器兼容的事实进一步增强了其超快充電(diàn)功能(néng)。台湾的JINCO是少数使用(yòng)EnerCera进行具有(yǒu)指纹认证和其他(tā)无線(xiàn)通信功能(néng)的下一代智能(néng)卡开发的公司之一。

Ohwada先生总结说，EnerCera系列的评估板和模块是与TOREX Semiconductors合作准备的，预计将在多(duō)种物(wù)联网设备中使用(yòng)，正如Ohwada先生总结的那样：“我们希望EnerCera将被众多(duō)公司采用(yòng)，包括物(wù)联网设备制造商(shāng)，将其与功率IC，通信模块或CPU / MCU相结合的IC供应商(shāng)，以及能(néng)量收集和无線(xiàn)電(diàn)源供应商(shāng)，他(tā)们都希望将其用(yòng)于充電(diàn)。此外，EnerCera在生活方式，家庭，汽車(chē)和工业方面也具有(yǒu)潜力，我们相信它有(yǒu)潜力帮助各种IoT设备运行，从而為(wèi)实现未来社会做出贡献。”

关于领先的陶瓷制造商(shāng)NGK

NGK是全球最大的绝缘子制造商(shāng)，已开发出電(diàn)子和汽車(chē)领域的众多(duō)产品，在全球占有(yǒu)极大份额。该公司最近庆祝成立100周年。NGK还是大容量储能(néng)系统（NAS電(diàn)池）商(shāng)业化成功的全球领先制造商(shāng)，这颠覆了无法存储電(diàn)力的传统观念。这些已在全球200多(duō)个不同位置安装。

NGK一直在為(wèi)新(xīn)产品的研发投入资源，包括可(kě)确保高度安全的可(kě)充電(diàn)锌電(diàn)池。锌可(kě)充電(diàn)電(diàn)池是蓄電(diàn)池领域中世界上第一个获得UL认证的安全标志(zhì)的产品。

EnerCera只是通过NGK研发而诞生的产品之一，预计到2025年销售额将达到150亿日元。

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