مقدمة موجزة لمتطلبات العميل
العميل عبارة عن مزود عالمي لحلول البطاقات الذكية يستعد لإطلاق بطاقة الدفع والدخول من الجيل التالي مع ميزات أمان متقدمة ومستشعرات مدمجة. واجه فريق التصميم ثلاثة متطلبات أساسية:
النحافة الشديدة - يجب أن يكون مصدر الطاقة بالكامل لا يزيد سمكها عن 1 مم للامتثال لمعايير البطاقات الذكية ISO/IEC مع ترك مساحة للهوائيات وشرائح NFC ووحدات القياسات الحيوية.
طاقة موثوقة وعمر طويل - طالبت البطاقة بثبات إمداد 3.7 فولت مع سعة كافية لتشغيل شاشة عرض مدمجة وإلكترونيات مصادقة آمنة من أجل مئات من دورات الشحن دون تدهور.
هيكل مرن وخفيف الوزن - كان على البطارية أن تتحمل عمليات الثني والضرب والتصفيح والتصفيح اليومية دون المساس بالسلامة أو الأداء، مع الحفاظ على الوزن الإجمالي في بضعة جرامات فقط.
تحقيق جميع الأهداف الثلاثة في وقت واحد - خاصةً كان المظهر الجانبي دون 1 مم المقترن بكثافة الطاقة العالية - هو التحدي الأساسي التي جلبت العميل إلى LanDazzle للحصول على حل مخصص.
تحديات سماكة البطارية فائقة النحافة
كثافة الطاقة المحدودة
وتحد السماكة المقيدة بشدة من كمية المواد النشطة (الكاثود والأنود) وحجم الإلكتروليت داخل البطارية، مما يؤدي إلى مساحة صغيرة جدًا لتخزين الطاقة. ويتمثل التحدي الأساسي في كيفية زيادة تخزين الطاقة إلى أقصى حد ضمن عامل الشكل الرفيع للغاية.
القوة الميكانيكية والتغليف
عندما تصبح البطارية أرق، تنخفض قوتها الميكانيكية بشكل كبير، مما يجعلها هشة وعرضة للتلف المادي (على سبيل المثال، التشقق والتفريغ) عند ثنيها أو لفها أو ضغطها. يجب أن يكون التغليف موثوقًا للغاية لمنع دخول الهواء/الرطوبة (مما يسبب الفشل) وتسرب الإلكتروليت، مع الحفاظ على المرونة.
الإدارة الحرارية
يعني الحجم الصغير للبطارية الرقيقة أن كتلتها الحرارية منخفضة. يمكن للحرارة المتولدة أثناء الشحن أو التفريغ السريع أن تتركز بسهولة أكبر، مما يتسبب في ارتفاع سريع في درجة الحرارة الموضعية. ويشكل ذلك مخاطر كبيرة على السلامة (مثل ارتفاع درجة الحرارة والحريق)، مما يجعل تبديد الحرارة تحدياً كبيراً.
عملية التصنيع والعائد
يتطلب إنتاج البطاريات فائقة النحافة دقة عالية للغاية. فالعمليات مثل الطلاء والحز والتكديس/التكديس/التغليف لرقائق الأقطاب الكهربائية والفواصل صعبة للغاية. فهي عرضة للعيوب (على سبيل المثال، الثقوب والدوائر القصيرة)، مما يؤدي عادةً إلى انخفاض إنتاجية الإنتاج وارتفاع التكاليف.
دورة الحياة
تعني الكمية الضئيلة من المواد النشطة أن كل دورة شحن وتفريغ تتسبب في تدهور كبير للأقطاب الكهربائية. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تلاشي السعة بشكل أسرع وعمر افتراضي أقصر.
خطر حدوث ماس كهربائي داخلي
الفاصل نفسه رقيق للغاية. يمكن لأي جسيمات معدنية صغيرة أو عيوب في التصنيع أن تخترق الفاصل بسهولة، مما يتسبب في تلامس مباشر بين الكاثود والأنود. ويؤدي ذلك إلى حدوث ماس كهربائي داخلي، مما يخلق خطرًا خطيرًا على السلامة.
من التحدي إلى الواقع: بطارية البطاقة الذكية فائقة النحافة مقاس 1 مم
على الرغم من التحديات الكبيرة التي يفرضها مقطع جانبي رفيع للغاية 1 مم, نجحت لاندازل في تصميم بطارية ليبو عالية الأداء ورفيعة للغاية. تصميمنا لا يحقق فقط السماكة الرفيعة اللازمة للبطاقات الذكية ولكنه يحافظ أيضًا على طاقة موثوقة وعمر دورة طويل وأمان.
السعة: 155 مللي أمبير/ساعة
توفر الطاقة الكافية لتشغيل إلكترونيات البطاقة الذكية وشاشات العرض على مدى استخدام طويل.
الجهد: 3.7 فولت
يوفر خرجًا ثابتًا بجهد 3.7 فولت، مما يضمن تشغيلًا موثوقًا للأجهزة المدمجة.
الوزن: 3.6 جم
خفيف الوزن للغاية، مما يساهم في تصميم بطاقة نحيفة ومحمولة دون إضافة حجم كبير.
كثافة الطاقة: 272 وات/لتر
تعمل كثافة الطاقة الحجمية العالية على زيادة الطاقة إلى أقصى حد في أقل مساحة، وهي مثالية للتطبيقات فائقة النحافة.
عمر الدورة: 500 مرة
يمكن أن تتحمل ما يصل إلى 500 دورة شحن/تفريغ مع الحفاظ على أداء مستقر.
الحجم: T1.0 × العرض 48 × الطول 44 مم
سمك رفيع للغاية يبلغ 1 مم يتناسب مع أبعاد البطاقة الذكية ISO مع ترك مساحة للهوائيات والمستشعرات.
كيف نحل هذه التحديات؟
اعتماد المواد ذات الكثافة العالية للطاقة ： اعتماد المواد عالية الكثافة للطاقة
كاثودات كاثودات عالية الجهد: LFP، وNMC عالي النيكل (على سبيل المثال، NMC 811)، وLCO - تخزين المزيد من الطاقة لكل حجم/وزن.
أنودات السيليكون والكربون: قدرة أعلى من الجرافيت؛ تقلل البنية النانوية وطلاء الكربون من التمدد.
إلكتروليتات الحالة الصلبة: استبدال الشوارد السائلة جزئياً، مما يزيد من كثافة الطاقة والأمان.
التصميم الهيكلي المبتكر وتقنية التغليف:
- عملية تكديس مرنة: استخدام تكديس أقطاب كهربائية متعددة الطبقات بدلاً من اللف.
- تغليف صفائح البوليمر: استخدام غشاء كيس عالي الأداء (غشاء مركب من الألومنيوم) مع عمليات تصفيح خاصة.
- التصميم الهيكلي المتكامل: يوفر تصميم البطارية لتكون جزءًا من هيكل الجهاز (مدمجة في فتحة البطاقة) دعماً ميكانيكياً.
الابتكار في المواد والتصميم الذكي:
- تصميم منخفض المقاومة الداخلية: تحسين تصميم علامات التبويب وعمليات اللحام لتقليل المعاوقة الداخلية وتقليل توليد الحرارة.
- مواد مستقرة حرارياً: استخدام فواصل مقاومة لدرجات الحرارة العالية وإلكتروليتات مستقرة حرارياً لمنع الهروب الحراري.
- إدارة الواجهة الحرارية: استخدام مواد الواجهة الحرارية لتوصيل الحرارة بكفاءة من البطارية إلى الغلاف المعدني للجهاز لتبديدها.
دقة التصنيع ومراقبة الجودة:
- مجمعات التيار فائقة النحافة: استخدام رقائق النحاس والألومنيوم الرقيقة لترك مساحة أكبر للمواد النشطة.
- الطلاء والحز الدقيق: استخدام آلات طلاء عالية الدقة للتحكم في سماكة الطلاء وتوحيده. يقلل القطع بالليزر من النتوءات ويمنع حدوث دوائر قصيرة.
تقنية تثبيت واجهة القطب الكهربائي:
- طلاء الأسطح وتعديلها: طلاء مواد الكاثود/القطب الموجب لتقليل التفاعلات الجانبية والتدهور الهيكلي أثناء التدوير.
- إضافات الإلكتروليت الوظيفية: إضافة المواد المضافة المكونة للأغشية (مثل FEC، VC) لتكوين طبقة بينية صلبة مستقرة وقوية من الإلكتروليت الصلب (SEI) على سطح القطب، وحمايته
فاصل محسّن ومراقبة النظافة:
- فواصل عالية القوة: استخدام فواصل تعتمد على بوليمرات قوية أو فواصل مغلفة بالسيراميك لتحسين مقاومة الثقب.
- تصنيع الغرف النظيفة: تجميع البطاريات في غرفة تنظيف عالية المستوى للتحكم الصارم في الغبار المعدني والجسيمات المعدنية
الخاتمة
لقد كان تصميم بطارية ليثيوم بوليمر رقيقة من الليثيوم مقاس 1 مم للبطاقات الذكية تحديًا طموحًا، من قيود المساحة القصوى إلى المرونة الميكانيكية والطاقة الموثوقة المتطلبات. وعلى الرغم من هذه العقبات، نجحنا في تسليم الموديل BP104545 الذي يجمع بين كثافة الطاقة العالية وعمر الدورة الطويل والتصميم الميكانيكي القوي في شكل نحيف للغاية.
تمكّن هذه البطارية عميلنا من إنشاء منتجات أكثر أناقة وتنوعاً دون المساس بالأداء أو السلامة. من خلال الاستفادة من المواد المتقدمة، والتكديس الدقيق، والرقابة الصارمة على الجودة، تُظهر لاندازل قدرتها على تحويل المواصفات الصعبة إلى حلول واقعية عالية الأداء.
هل أنت مستعد لإحياء مشروع بطارية الليثيوم الرقيقة الخاصة بك؟
اتصل بنا اليوم للحصول على استشارة مجانية واستكشاف كيف يمكن لحلول البطاريات المخصصة التي نقدمها أن تجعل أجهزتك تنبض بالحياة.
البريد الإلكتروني: info@landazzle.com
واتساب: +8618938252128
مقالات ذات صلة:
البطاريات المنشورية مقابل البطاريات الدائرية: كيف قمنا بزيادة السعة للساعات الذكية
بطارية ليبو منحنية مخصصة تحل مشكلة المساحة في الحلقات الذكية
بطارية مخصصة ذات كثافة طاقة عالية: لاندازل تصل إلى 778 وات/لتر لبنك الطاقة اللاسلكي
انعدام المساحة المهدرة: لاندازل تساعد العميل على التغلب على مشاكل ملاءمة بطارية النظارات الذكية
50% مساحة أكبر للبطارية: كيف قامت لاندازل بتحسين روبوتات التعليم المبكر
