客户需求简介
客户是一家全球智能卡解决方案提供商,准备推出 新一代支付和访问卡 具有先进的安全功能和集成传感器。他们的设计团队面临三个关键要求:
极度消瘦 - 整个电源需要 厚度不超过 1 毫米 以符合 ISO/IEC 智能卡标准,同时为天线、NFC 芯片和生物识别模块留出空间。
功率可靠,使用寿命长 - 该卡要求稳定 3.7 V 电源 容量足以驱动嵌入式显示屏和安全认证电子设备,用于 数百次充电循环 而不会退化。
灵活轻便的结构 - 电池必须能够承受 日常的弯曲、刷扫和层压工序 同时将总重量控制在几克之内。
同时实现所有三个目标,特别是 1 毫米以下的轮廓和高能量密度是核心挑战 因此,客户来到 LanDazzle 寻求定制解决方案。
超薄电池厚度带来的挑战
有限的能量密度
严重受限的厚度限制了电池内部活性材料(阴极、阳极)的数量和电解液的体积,导致储能空间极小。核心挑战是如何在极薄的外形尺寸内最大限度地储存能量。
机械强度和封装
电池变薄后,其机械强度会显著降低,从而使其变得脆弱,在弯曲、扭曲或压缩时容易受到物理损坏(如开裂、分层)。封装必须非常可靠,以防止空气/湿气进入(导致失效)和电解液泄漏,同时保持灵活性。
热管理
薄型电池体积小,热质量低。快速充电或放电时产生的热量更容易集中,导致局部温度迅速飙升。这会带来重大的安全风险(如过热、起火),因此散热是一项重大挑战。
制造工艺和产量
生产超薄电池需要极高的精度。电极箔和隔膜的涂层、分切和堆叠/卷绕等工艺非常困难。它们很容易出现缺陷(如针孔、短路),通常会导致低产量和高成本。
周期寿命
活性材料用量极少意味着每次充放电循环都会对电极造成更严重的退化。这会导致容量衰减更快,整体寿命更短。
内部短路风险
分离器本身非常薄。任何微小的金属颗粒或制造缺陷都能轻易刺穿分离器,导致阴极和阳极直接接触。这会导致内部短路,造成严重的安全隐患。
从挑战到现实:我们的 1 毫米超薄智能卡电池
尽管 "一带一路 "倡议带来了重大挑战,但 1 毫米超薄外形, LanDazzle 成功地设计出了 高性能超薄锂电池.我们的设计不仅实现了 智能卡所需的超薄厚度 但也保持 功率可靠、循环寿命长且安全.
容量: 155 mAh
为智能卡电子元件和显示器提供足够的能量,供长时间使用。
电压: 3.7 伏
提供稳定的 3.7 V 输出,确保嵌入式设备可靠运行。
重量:3.6 克
重量极轻,采用轻薄便携的卡片设计,不会增加体积。
能量密度: 272 Wh/L
高容积能量密度可在最小空间内实现最大功率,是超薄应用的理想之选。
循环寿命: 500 次
在保持性能稳定的同时,可持续进行多达 500 次充电/放电循环。
尺寸T1.0 × W48 × L44 毫米
1 毫米的超薄厚度符合 ISO 智能卡尺寸,同时为天线和传感器留出了空间。
我们如何解决这些挑战?
采用高能量密度材料: 高能量密度材料
高压阴极 LFP、高镍 NMC(如 NMC 811)、LCO - 单位体积/重量可存储更多能量。
硅碳阳极 容量高于石墨;纳米结构和碳涂层可减少膨胀。
固态电解质 部分取代液态电解质,提高能量密度和安全性。
创新的结构设计与封装技术
- 灵活的堆叠工艺: 使用多层电极堆叠代替缠绕。
- 聚合物层压封装: 使用特殊层压工艺的高性能袋膜(铝复合膜)。
- 综合结构设计: 将电池设计成设备结构的一部分(嵌入卡槽)可提供机械支持。
材料创新与智能设计
- 低内阻设计 优化焊片设计和焊接工艺,减少内部阻抗,最大限度地降低发热量。
- 热稳定材料 使用耐高温分离器和热稳定电解质,防止热失控。
- 热界面管理: 使用热界面材料,将热量从电池有效地传导到设备的金属外壳,以便散热。
精密制造与质量控制:
- 超薄电流收集器 使用更薄的铜箔和铝箔,为活性材料留出更多空间。
- 精密涂层和纵切: 使用高精度镀膜机控制涂层厚度和均匀性。激光切割可最大限度地减少毛刺,防止短路。
电极界面稳定技术
- 表面涂层和改性: 对阴极/阳极材料进行涂层,以减少循环过程中的副反应和结构退化。
- 功能性电解质添加剂: 添加成膜添加剂(如 FEC、VC),在电极表面形成稳定、坚固的固体电解质相(SEI),保护电极表面
强化分离器和清洁度控制:
- 高强度分离器: 使用基于高强度聚合物或陶瓷涂层的分离器来提高抗穿刺性。
- 洁净室制造: 在高级洁净室中组装电池,严格控制金属粉尘和微粒
结论
为智能卡设计 1 毫米薄的锂聚合物电池是一项雄心勃勃的挑战,从以下方面来看 空间极为有限 至 机械灵活性和可靠的动力 要求。尽管存在这些障碍,我们还是成功地推出了 BP104545,将高能量密度、长循环寿命和坚固的机械设计结合在超薄外形中。
该电池可帮助我们的客户创建 更时尚、用途更广泛的产品 而不会降低性能或安全性。通过利用先进的材料、精确的堆叠和严格的质量控制,LanDazzle 展示了其在以下方面的能力 将具有挑战性的规格转化为现实世界中的高性能解决方案.
准备好实现您的薄型锂电池项目了吗?
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