Une brève introduction aux exigences des clients
Le client est un fournisseur mondial de solutions de cartes à puce qui s'apprête à lancer une carte de paiement et d'accès de nouvelle génération avec des fonctions de sécurité avancées et des capteurs intégrés. L'équipe de conception a été confrontée à trois exigences essentielles :
Minceur extrême - L'ensemble de la source d'énergie devait être pas plus de 1 mm d'épaisseur pour se conformer aux normes ISO/IEC relatives aux cartes à puce, tout en laissant de la place pour les antennes, les puces NFC et les modules biométriques.
Puissance fiable et longue durée de vie - La carte exigeait une Alimentation 3,7 V avec une capacité suffisante pour piloter un écran embarqué et une électronique d'authentification sécurisée pour des centaines de cycles de charge sans dégradation.
Construction souple et légère - La batterie devait résister à les processus quotidiens de pliage, d'essuyage et de laminage sans compromettre la sécurité ou les performances, tout en maintenant le poids total à quelques grammes seulement.
La réalisation simultanée de ces trois objectifs, et en particulier de l'objectif de réduction des émissions de gaz à effet de serre, est une priorité. Le profil inférieur à 1 mm associé à une densité d'énergie élevée était le principal défi à relever. qui a amené le client à faire appel à LanDazzle pour une solution personnalisée.
Défis liés à l'épaisseur ultra-fine des batteries
Densité énergétique limitée
L'épaisseur très réduite limite la quantité de matériaux actifs (cathode, anode) et le volume d'électrolyte à l'intérieur de la batterie, ce qui laisse très peu d'espace pour le stockage de l'énergie. Le défi principal consiste à maximiser le stockage d'énergie dans un facteur de forme extrêmement fin.
Résistance mécanique et encapsulation
Au fur et à mesure que la batterie s'amincit, sa résistance mécanique diminue considérablement, ce qui la rend fragile et susceptible de subir des dommages physiques (par exemple, fissuration, délamination) lorsqu'elle est pliée, tordue ou comprimée. L'encapsulation doit être extrêmement fiable pour empêcher la pénétration de l'air et de l'humidité (ce qui entraînerait une défaillance) et les fuites d'électrolyte, tout en conservant une certaine souplesse.
Gestion thermique
Le faible volume d'une batterie fine signifie qu'elle a une faible masse thermique. La chaleur générée lors d'une charge ou d'une décharge rapide peut se concentrer plus facilement, provoquant des pics de température rapides et localisés. Cela pose des risques de sécurité importants (surchauffe, incendie, etc.) et fait de la dissipation de la chaleur un défi majeur.
Processus de fabrication et rendement
La production de piles ultra-minces exige une très grande précision. Les processus tels que l'enrobage, la découpe et l'empilage/enroulement des feuilles d'électrodes et des séparateurs sont très difficiles. Ils sont sujets à des défauts (par exemple, trous d'épingle, courts-circuits), ce qui se traduit généralement par un faible rendement de production et des coûts élevés.
Cycle de vie
La quantité minimale de matière active signifie que chaque cycle de charge-décharge entraîne une dégradation plus importante des électrodes. Cela peut entraîner une diminution plus rapide de la capacité et une durée de vie globale plus courte.
Risque de court-circuit interne
Le séparateur lui-même est extrêmement fin. Toute particule métallique minuscule ou tout défaut de fabrication peut facilement percer le séparateur, provoquant un contact direct entre la cathode et l'anode. Il en résulte un court-circuit interne, ce qui crée un grave danger pour la sécurité.
Du défi à la réalité : Notre batterie de cartes à puce ultra-mince de 1 mm
Malgré les défis importants posés par une Profil ultra-mince de 1 mm, LanDazzle a réussi à mettre au point un batterie lipo ultra-mince haute performance. Notre conception permet non seulement d'atteindre l'objectif de faible épaisseur nécessaire pour les cartes à puce mais maintient également une puissance fiable, une longue durée de vie et la sécurité.
Capacité : 155 mAh
Fournit suffisamment d'énergie pour alimenter l'électronique de la carte à puce et les écrans pendant une utilisation prolongée.
Tension : 3,7 V
Délivre une sortie stable de 3,7 V, garantissant un fonctionnement fiable pour les appareils embarqués.
Poids : 3,6 g
Extrêmement léger, il contribue à la conception d'une carte mince et portable sans encombrement supplémentaire.
Densité énergétique : 272 Wh/L
La densité énergétique volumétrique élevée maximise la puissance dans un espace minimal, ce qui est idéal pour les applications ultra-minces.
Durée de vie du cycle : 500 fois
Peut supporter jusqu'à 500 cycles de charge/décharge tout en conservant des performances stables.
Taille : T1.0 × L48 × L44 mm
L'épaisseur ultra-fine de 1 mm s'inscrit dans les dimensions des cartes à puce ISO tout en laissant de l'espace pour les antennes et les capteurs.
Comment relever ces défis ?
Adoption de matériaux à haute densité énergétique：
Cathodes haute tension : LFP, NMC à haute teneur en nickel (par exemple, NMC 811), LCO - stockent plus d'énergie par volume/poids.
Anodes en silicium-carbone : Capacité supérieure à celle du graphite ; la nanostructure et le revêtement de carbone réduisent l'expansion.
Électrolytes à l'état solide : Remplacent en partie les électrolytes liquides, augmentant ainsi la densité énergétique et la sécurité.
Conception structurelle innovante et technologie d'encapsulation :
- Processus d'empilage flexible : Utilisation d'un empilage d'électrodes multicouches au lieu d'un enroulement.
- Laminé polymère Encapsulation : Utilisation d'un film de poche haute performance (film composite en aluminium) avec des procédés de laminage spéciaux.
- Conception structurelle intégrée : La conception de la batterie comme partie intégrante de la structure de l'appareil (intégrée dans un logement de carte) apporte un soutien mécanique.
Innovation matérielle et conception intelligente :
- Conception à faible résistance interne : Optimisation de la conception des languettes et des processus de soudage pour réduire l'impédance interne et minimiser la production de chaleur.
- Matériaux thermiquement stables : Utilisation de séparateurs résistants aux hautes températures et d'électrolytes thermiquement stables pour éviter l'emballement thermique.
- Gestion de l'interface thermique : Utilisation de matériaux d'interface thermique pour conduire efficacement la chaleur de la batterie vers le boîtier métallique de l'appareil afin de la dissiper.
Fabrication de précision et contrôle de la qualité :
- Collecteurs de courant ultra-minces : Utilisation de feuilles de cuivre et d'aluminium plus fines pour laisser plus d'espace aux matériaux actifs.
- Revêtement de précision et refendage : Utilisation de vernisseuses de haute précision pour contrôler l'épaisseur et l'uniformité du revêtement. La découpe au laser minimise les bavures et évite les courts-circuits.
Stabilisation de l'interface de l'électrode Tech :
- Revêtement et modification des surfaces : Revêtement des matériaux cathodiques/anodiques pour réduire les réactions secondaires et la dégradation structurelle pendant le cycle.
- Additifs d'électrolytes fonctionnels : Ajout d'additifs filmogènes (par exemple, FEC, VC) pour former une interphase électrolytique solide (SEI) stable et robuste sur la surface de l'électrode, la protégeant ainsi.
Séparateur amélioré et contrôle de la propreté :
- Séparateurs à haute résistance : Utilisation de séparateurs à base de polymères solides ou de séparateurs revêtus de céramique pour améliorer la résistance à la perforation.
- Fabrication en salle blanche : Assemblage des batteries dans une salle blanche de haute qualité afin de contrôler strictement les poussières et les particules métalliques
Conclusion
Concevoir une batterie lithium-polymère d'une épaisseur de 1 mm pour les cartes à puce était un défi ambitieux. contraintes d'espace extrêmes à flexibilité mécanique et puissance fiable de l'entreprise. Malgré ces obstacles, nous avons réussi à livrer le BP104545, qui combine une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et une conception mécanique robuste dans un profil ultra-mince.
Cette batterie permet à notre client de créer des produits plus élégants et plus polyvalents sans compromettre la performance ou la sécurité. En s'appuyant sur des matériaux avancés, un empilage de précision et un contrôle de qualité rigoureux, LanDazzle démontre sa capacité à transformer des spécifications difficiles en solutions concrètes et performantes.
Prêt à donner vie à votre projet de batterie mince au lithium ?
Contactez-nous dès aujourd'hui pour obtenir une consultation gratuite et découvrir comment nos solutions de batteries personnalisées peuvent donner vie à vos appareils.
Courriel : info@landazzle.com
Whatsapp : +8618938252128
