고객 요구 사항에 대한 간략한 소개
이 고객은 글로벌 스마트 카드 솔루션 제공업체로, 출시를 준비 중인 차세대 결제 및 액세스 카드 고급 보안 기능과 통합 센서가 탑재되어 있습니다. 디자인 팀은 세 가지 중요한 요구 사항에 직면했습니다:
극한의 얇음 - 전체 전원은 다음과 같아야 합니다. 1mm보다 두껍지 않음 안테나, NFC 칩 및 생체 인식 모듈을 위한 공간을 확보하면서 ISO/IEC 스마트 카드 표준을 준수합니다.
안정적인 전력 및 긴 수명 - 이 카드는 안정성을 요구했습니다. 3.7V 공급 임베디드 디스플레이와 보안 인증 전자 장치를 구동할 수 있는 충분한 용량을 제공합니다. 수백 번의 충전 주기 성능 저하 없이.
유연하고 가벼운 구조 - 배터리는 다음을 견뎌야 했습니다. 일상적인 굽힘, 스와이프 및 라미네이션 프로세스 안전이나 성능을 저하시키지 않으면서도 총 중량을 단 몇 그램으로 유지합니다.
세 가지 목표를 동시에 달성하는 것, 특히 높은 에너지 밀도와 결합된 1mm 미만의 프로파일이 핵심 과제였습니다. 고객이 맞춤형 솔루션을 위해 LanDazzle을 찾아왔습니다.
초박형 배터리 두께의 과제
제한된 에너지 밀도
극도로 제한된 두께로 인해 배터리 내부의 활성 물질(음극, 양극)과 전해질의 양이 제한되어 에너지 저장을 위한 공간이 매우 적습니다. 핵심 과제는 극도로 얇은 폼 팩터 내에서 에너지 저장을 극대화하는 방법입니다.
기계적 강도 및 캡슐화
배터리가 얇아지면 기계적 강도가 크게 감소하여 구부리거나 비틀거나 압축할 때 깨지기 쉽고 물리적 손상(예: 균열, 박리)에 취약해집니다. 캡슐은 유연성을 유지하면서 공기/습기 유입(고장의 원인)과 전해액 누출을 방지할 수 있도록 매우 안정적이어야 합니다.
열 관리
얇은 배터리의 부피가 작다는 것은 열 질량이 낮다는 것을 의미합니다. 고속 충전 또는 방전 중에 발생하는 열은 더 쉽게 집중되어 국부적으로 온도가 급격히 상승할 수 있습니다. 이는 심각한 안전 위험(예: 과열, 화재)을 초래할 수 있으므로 열을 방출하는 것이 중요한 과제입니다.
제조 공정 및 수율
초박형 배터리를 생산하려면 매우 높은 정밀도가 필요합니다. 전극 호일과 분리막의 코팅, 슬리팅, 적층/감기와 같은 공정은 매우 어렵습니다. 이러한 공정은 결함(예: 핀홀, 단락)이 발생하기 쉬우므로 일반적으로 생산 수율이 낮고 비용이 많이 듭니다.
주기 수명
활성 물질의 양이 적다는 것은 충전-방전 주기마다 전극의 성능이 더 크게 저하된다는 것을 의미합니다. 이로 인해 용량이 더 빨리 감소하고 전체 수명이 단축될 수 있습니다.
내부 단락 위험
분리막 자체는 매우 얇습니다. 작은 금속 입자나 제조상의 결함이 분리막을 쉽게 관통하여 음극과 양극이 직접 접촉할 수 있습니다. 이는 내부 단락으로 이어져 심각한 안전 위험을 초래합니다.
도전에서 현실로: 1mm 초박형 스마트 카드 배터리
중요한 도전 과제에도 불구하고 1mm 초박형 프로파일, 랜대즐이 성공적으로 설계한 고성능 초박형 리포 배터리. 우리의 디자인은 스마트 카드에 필요한 슬림한 두께 뿐만 아니라 안정적인 전력, 긴 사이클 수명 및 안전성.
용량: 155mAh
장시간 사용 시 스마트 카드 전자 장치와 디스플레이에 충분한 에너지를 공급합니다.
전압: 3.7V
안정적인 3.7V 출력을 제공하여 임베디드 디바이스의 안정적인 작동을 보장합니다.
무게: 3.6g
매우 가벼워 부피가 크지 않고 슬림한 휴대용 카드 디자인에 기여합니다.
에너지 밀도: 272Wh/L
높은 체적 에너지 밀도는 최소한의 공간에서 전력을 극대화하여 초박형 애플리케이션에 이상적입니다.
주기 수명: 500회
안정적인 성능을 유지하면서 최대 500회 충전/방전 사이클을 견딜 수 있습니다.
크기: T1.0 × W48 × L44mm
안테나와 센서를 위한 공간을 남겨두면서 ISO 스마트 카드 규격에 맞는 1mm 두께의 초박형 제품입니다.
이러한 과제를 어떻게 해결할 수 있을까요?
고에너지 밀도 소재 채택: 에너지 밀도가 높은 소재를 채택했습니다.
고전압 음극: LFP, 하이니켈 NMC(예: NMC 811), LCO - 부피/중량당 더 많은 에너지를 저장합니다.
실리콘-탄소 음극: 흑연보다 높은 용량, 나노 구조와 탄소 코팅으로 팽창을 줄입니다.
고체 전해질: 액체 전해질을 부분적으로 대체하여 에너지 밀도와 안전성을 높입니다.
혁신적인 구조 설계 및 캡슐화 기술:
- 유연한 스태킹 프로세스: 와인딩 대신 다층 전극 스태킹을 사용합니다.
- 폴리머 라미네이트 캡슐화: 특수 라미네이션 공정을 거친 고성능 파우치 필름(알루미늄 복합 필름)을 사용합니다.
- 통합 구조 설계: 배터리를 장치 구조의 일부로 설계(카드 슬롯에 내장)하면 기계적인 지지력을 확보할 수 있습니다.
소재 혁신 및 지능형 디자인:
- 낮은 내부 저항 설계: 탭 설계와 용접 공정을 최적화하여 내부 임피던스를 줄이고 발열을 최소화합니다.
- 열적으로 안정적인 소재: 고온 내성 분리막과 열 안정 전해질을 사용하여 열 폭주를 방지합니다.
- 열 인터페이스 관리: 열 인터페이스 재료를 사용하여 배터리에서 기기의 금속 하우징으로 열을 효율적으로 전도하여 방열합니다.
정밀 제조 및 품질 관리:
- 초박형 전류 수집기: 더 얇은 구리 및 알루미늄 호일을 사용하여 활성 재료를 위한 공간을 더 많이 확보합니다.
- 정밀 코팅 및 슬리팅: 고정밀 코팅기를 사용하여 코팅 두께와 균일성을 제어합니다. 레이저 커팅으로 버를 최소화하고 단락을 방지합니다.
전극 인터페이스 안정화 기술:
- 표면 코팅 및 수정: 양극/음극 소재를 코팅하여 사이클링 중 부반응과 구조적 열화를 줄입니다.
- 기능성 전해질 첨가제: 전극 표면에 안정적이고 견고한 고체 전해질 간상(SEI)을 형성하여 전극을 보호하는 필름 형성 첨가제(예: FEC, VC)를 추가합니다.
향상된 분리기 및 청결도 제어:
- 고강도 분리기: 강력한 폴리머 기반 분리기 또는 세라믹 코팅 분리기를 사용하여 펑크 저항성을 개선합니다.
- 클린룸 제조: 고급 클린룸에서 배터리를 조립하여 금속 먼지와 입자를 엄격하게 제어합니다.
결론
스마트 카드용 1mm 두께의 리튬 폴리머 배터리를 설계하는 것은 다음과 같은 야심찬 도전이었습니다. 극한의 공간 제약 에 기계적 유연성과 안정적인 전력 요구 사항을 충족해야 했습니다. 이러한 난관에도 불구하고 높은 에너지 밀도, 긴 사이클 수명, 견고한 기계 설계를 초슬림 프로파일에 결합한 BP104545를 성공적으로 출시했습니다.
이 배터리를 통해 고객은 더 세련되고 다재다능한 제품 성능이나 안전성을 저하시키지 않습니다. 고급 소재, 정밀 스태킹, 엄격한 품질 관리를 활용하여 LanDazzle은 다음과 같은 능력을 입증합니다. 까다로운 사양을 실제 고성능 솔루션으로 전환하세요..
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