Breve introducción a los requisitos del cliente
El cliente es un proveedor mundial de soluciones de tarjetas inteligentes que se prepara para lanzar un tarjeta de pago y acceso de nueva generación con funciones de seguridad avanzadas y sensores integrados. Su equipo de diseño se enfrentó a tres requisitos críticos:
Delgadez extrema - Toda la fuente de energía tenía que ser no más de 1 mm de grosor para cumplir las normas ISO/IEC sobre tarjetas inteligentes y dejar espacio para antenas, chips NFC y módulos biométricos.
Potencia fiable y larga vida útil - La tarjeta exigía una Alimentación de 3,7 V con capacidad suficiente para controlar una pantalla integrada y una electrónica de autenticación segura para cientos de ciclos de carga sin degradación.
Construcción flexible y ligera - La batería tenía que resistir procesos diarios de plegado, barrido y laminado sin comprometer la seguridad ni las prestaciones, y manteniendo el peso total en unos pocos gramos.
Alcanzar los tres objetivos simultáneamente -especialmente el un perfil inferior a 1 mm combinado con una alta densidad de energía. que llevó al cliente a LanDazzle en busca de una solución personalizada.
Retos del grosor ultrafino de las baterías
Densidad energética limitada
El grosor tan reducido limita la cantidad de materiales activos (cátodo, ánodo) y el volumen de electrolito dentro de la batería, lo que deja muy poco espacio para el almacenamiento de energía. El principal reto es maximizar el almacenamiento de energía en un formato extremadamente fino.
Resistencia mecánica y encapsulación
A medida que la batería se vuelve más delgada, su resistencia mecánica disminuye significativamente, lo que la hace frágil y susceptible de sufrir daños físicos (por ejemplo, grietas, delaminación) al doblarse, retorcerse o comprimirse. El encapsulado debe ser extremadamente fiable para evitar la entrada de aire/humedad (causante del fallo) y las fugas de electrolito, todo ello manteniendo la flexibilidad.
Gestión térmica
El pequeño volumen de una batería delgada significa que tiene poca masa térmica. El calor generado durante la carga o descarga rápidas puede concentrarse más fácilmente, provocando rápidos picos de temperatura localizados. Esto plantea importantes riesgos para la seguridad (por ejemplo, sobrecalentamiento, incendio), por lo que la disipación del calor es un reto importante.
Proceso de fabricación y rendimiento
Producir baterías ultrafinas exige una precisión extremadamente alta. Procesos como el recubrimiento, el corte y el apilado/enrollado de láminas de electrodos y separadores son muy difíciles. Son propensos a los defectos (por ejemplo, agujeros de alfiler, cortocircuitos), lo que suele traducirse en un bajo rendimiento de la producción y costes elevados.
Ciclo de vida
La mínima cantidad de material activo significa que cada ciclo de carga-descarga provoca una degradación más significativa de los electrodos. Esto puede provocar una pérdida de capacidad más rápida y una vida útil más corta.
Riesgo de cortocircuito interno
El propio separador es extremadamente fino. Cualquier partícula metálica diminuta o defecto de fabricación puede perforar fácilmente el separador, haciendo que el cátodo y el ánodo entren en contacto directo. Esto provoca un cortocircuito interno, creando un grave peligro para la seguridad.
Del reto a la realidad: Nuestra batería de tarjeta inteligente ultrafina de 1 mm
A pesar de los importantes retos que plantea un Perfil ultrafino de 1 mm, LanDazzle diseñó con éxito un batería lipo ultrafina de alto rendimiento. Nuestro diseño no sólo consigue Escaso grosor necesario para las tarjetas inteligentes pero también mantiene potencia fiable, larga vida útil y seguridad.
Capacidad: 155 mAh
Proporciona energía suficiente para alimentar los componentes electrónicos y las pantallas de las tarjetas inteligentes durante un uso prolongado.
Tensión: 3,7 V
Ofrece una salida estable de 3,7 V, lo que garantiza un funcionamiento fiable de los dispositivos integrados.
Peso: 3,6 g
Extremadamente ligero, lo que contribuye a un diseño de tarjeta delgado y portátil sin volumen añadido.
Densidad energética: 272 Wh/L
La alta densidad volumétrica de energía maximiza la potencia en el mínimo espacio, ideal para aplicaciones ultradelgadas.
Ciclo de vida: 500 veces
Puede soportar hasta 500 ciclos de carga y descarga manteniendo un rendimiento estable.
Tamaño: T1,0 × A48 × L44 mm
Su grosor ultrafino de 1 mm se ajusta a las dimensiones de las tarjetas inteligentes ISO, dejando espacio para antenas y sensores.
¿Cómo resolvemos estos retos?
Adopción de materiales de alta densidad energética：.
Cátodos de alta tensión: LFP, NMC con alto contenido de níquel (por ejemplo, NMC 811), LCO - almacenan más energía por volumen/peso.
Ánodos de silicio-carbono: Mayor capacidad que el grafito; la nanoestructura y el revestimiento de carbono reducen la dilatación.
Electrolitos en estado sólido: Sustituyen parcialmente a los electrolitos líquidos, aumentando la densidad energética y la seguridad.
Diseño estructural innovador y tecnología de encapsulación
- Proceso de apilado flexible: Utilización del apilamiento de electrodos multicapa en lugar del bobinado.
- Encapsulado de laminado polimérico: Utilización de film de bolsa de alto rendimiento (film compuesto de aluminio) con procesos de laminación especiales.
- Diseño estructural integrado: Diseñar la batería para que forme parte de la estructura del dispositivo (incrustada en una ranura para tarjetas) proporciona soporte mecánico.
Innovación material y diseño inteligente:
- Diseño de baja resistencia interna: Optimizar el diseño de las lengüetas y los procesos de soldadura para reducir la impedancia interna y minimizar la generación de calor.
- Materiales térmicamente estables: Utilización de separadores resistentes a altas temperaturas y electrolitos térmicamente estables para evitar el desbordamiento térmico.
- Gestión de la interfaz térmica: Utilización de materiales de interfaz térmica para conducir eficazmente el calor de la batería a la carcasa metálica del dispositivo para su disipación.
Fabricación de precisión y control de calidad:
- Colectores de corriente ultrafinos: Utilización de láminas de cobre y aluminio más finas para dejar más espacio a los materiales activos.
- Recubrimiento y corte de precisión: Utilización de recubridores de alta precisión para controlar el grosor y la uniformidad del recubrimiento. El corte por láser minimiza las rebabas y evita cortocircuitos.
Tecnología de estabilización de la interfaz de electrodos
- Recubrimiento y modificación de superficies: Recubrimiento de materiales de cátodo/ánodo para reducir las reacciones secundarias y la degradación estructural durante los ciclos.
- Aditivos electrolíticos funcionales: Añadir aditivos formadores de película (por ejemplo, FEC, VC) para formar una interfase electrolítica sólida (SEI) estable y robusta en la superficie del electrodo, protegiéndola.
Separador mejorado y control de limpieza:
- Separadores de alta resistencia: Utilizar separadores a base de polímeros resistentes o separadores revestidos de cerámica para mejorar la resistencia a la perforación.
- Fabricación en sala blanca: Montaje de las pilas en una sala blanca de alta calidad para controlar estrictamente el polvo y las partículas metálicas
Conclusión
Diseñar una batería de polímero de litio de 1 mm de grosor para tarjetas inteligentes era un reto ambicioso, desde limitaciones extremas de espacio a flexibilidad mecánica y potencia fiable requisitos. A pesar de estos obstáculos, conseguimos fabricar la BP104545, que combina alta densidad energética, larga vida útil y un diseño mecánico robusto en un perfil ultrafino.
Esta batería permite a nuestro cliente crear productos más elegantes y versátiles sin comprometer el rendimiento ni la seguridad. Aprovechando materiales avanzados, apilamiento de precisión y estrictos controles de calidad, LanDazzle demuestra su capacidad para convertir especificaciones exigentes en soluciones de alto rendimiento para el mundo real.
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