1、鋰離子二次柔性電池

現(xiàn)在，常用的鋰離子電池系統(tǒng)正極包含鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元和NCA。用于消費(fèi)類電池產(chǎn)品的鋰離子電池大部分選用鈷酸鋰正極，這是由于其高電壓平臺(tái)、高比容量和高壓實(shí)密度決定的。

負(fù)極資料首要是石墨和鈦酸鋰，以及最新呈現(xiàn)的硅碳復(fù)合資料。鈦酸鋰的容量低工作電壓高而導(dǎo)致其能量密度太低，不適合消費(fèi)類電池。硅碳復(fù)合資料體積脹大依然較為明顯，用于軟包電池依然面對(duì)技能和工藝的挑戰(zhàn)。

別的鋰電池電極選用涂布后再滾壓的工藝，電極資料和集流體之間的粘連強(qiáng)度有限，重復(fù)曲折后極易呈現(xiàn)極片裂縫而導(dǎo)致活性物質(zhì)掉落的現(xiàn)象。因而，柔性電池首先需求解決這個(gè)問題。

其次，電池重復(fù)曲折過程中，正負(fù)極片之間的空隙是隨著曲折程度不斷改變，而導(dǎo)致電池內(nèi)阻不斷升高。因而，柔性電池必須有更好的正極-隔膜-負(fù)極的界面穩(wěn)定性。

最后是封裝問題，鋁塑膜作為一般鋰電池封裝是沒有問題的，可是作為柔性電池封裝膜則容易起皺，導(dǎo)致刺穿電極或者封裝處破損漏液等問題。

不像柔性O(shè)LED屏幕到處開花，國內(nèi)外聲稱能夠開發(fā)柔性鋰離子電池的廠家屈指可數(shù)。國內(nèi)消費(fèi)鋰離子電池巨子CATL從前展示過一款選用聚合物復(fù)合無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的柔性電池，電池能夠曲折，乃至能夠用剪刀剪開也不會(huì)發(fā)作安全性問題。

可是CATL并沒有公開曲折次數(shù)和弧度等更進(jìn)一步技能參數(shù)，短期內(nèi)也沒有量產(chǎn)和送樣的計(jì)劃。

2015年Samsung展示了一種柔性電池，厚度僅有0.3mm，能夠曲折5萬次。盡管這種電池的能量密度并不大，可是將其作為智能手表的表帶，就能夠?yàn)槠湓黾?0%的續(xù)航時(shí)刻。LG的柔性電池產(chǎn)品也類似，它能夠以15mm的半徑曲折，并且估計(jì)能夠?yàn)榭纱┐髟O(shè)備供給雙倍的續(xù)航時(shí)刻。但遺憾的是，兩家的電池現(xiàn)在都還處于試驗(yàn)階段，截至到2016年末都未見量產(chǎn)報(bào)導(dǎo)。

2016年，日本松下首次推出了柔性鋰電池。這批鋰離子電池為可充電式規(guī)劃，有CG-062939、CG-063555、CG-064065三個(gè)型號(hào)，均為3.8V電壓（最高充電電壓4.35V）規(guī)劃，容量別離為17.5mAh/40mAh/60mAh，最大充電電流則是17.5mA/40mA/60mA。厚度僅有0.55mm，它們支持曲折或扭曲，最大可接受R25mm起伏的曲折（即曲折到半徑為25mm圓弧的弧度）和±25°/100mm的改變。并且在重復(fù)改變、曲折后，依然有牢靠的充放電特性。從松下官網(wǎng)頁面的信息來看，這些柔性電池在試驗(yàn)中經(jīng)受1000次R25mm起伏的曲折依然保有99%的容量，而改變?cè)囼?yàn)中1000次±25°/100mm的改變后也還有99%的容量，能夠說現(xiàn)已到達(dá)了商用水準(zhǔn)。不過第一批產(chǎn)品的容量較小，智能手表中恐怕還無法運(yùn)用，但容量現(xiàn)已能夠滿足部分不帶屏幕的智能手環(huán)運(yùn)用。

臺(tái)灣輝能科技公司自主研制的超薄柔性電池的厚度僅有0.33mm，能夠像紙相同任意被削減，并且穿刺、撕裂、撞擊、乃至槍擊都不會(huì)導(dǎo)致漏液。和一般鋰離子電池不同的是，該固態(tài)電池還能耐高溫，1300攝氏度高溫噴槍火燒它也不會(huì)起火或爆破。一塊182*230*0.4毫米標(biāo)準(zhǔn)的柔性電池容量為1000-1400mAh。

輝能的產(chǎn)品選用了打印技能和FPC軟性電路板封裝技能，可是只能打印單層正負(fù)極。如果需求更高容量，必須將幾塊電池在外部并聯(lián)起來。現(xiàn)在，輝能現(xiàn)已能夠給國內(nèi)一些智能卡片供貨，可是價(jià)格非常貴重。

固態(tài)電解質(zhì)柔性電池，首要是根據(jù)美國橡樹林國家試驗(yàn)室在上世紀(jì)末開發(fā)出來的根據(jù)氮摻雜的磷酸鋰（LIPON）的薄膜電池技能。整套工藝都選用磁控濺射的辦法，其中固態(tài)電解質(zhì)制備過程需求等離子體增強(qiáng)來到達(dá)氮摻雜。

這種電池的優(yōu)勢(shì)是薄、柔、單位能量密度高、壽命長。但缺點(diǎn)是工藝雜亂，單位面積上活性物質(zhì)太低，成本太高，只能在微電子等低能耗的領(lǐng)域運(yùn)用。這種薄膜電池一般容量不超越1mAh，厚度在幾十微米。國內(nèi)重慶漢岳科技發(fā)展有限公司開發(fā)的固態(tài)電池就是選用這種工藝。其開創(chuàng)人在日本做過多年固態(tài)薄膜電池開發(fā)，據(jù)稱該公司現(xiàn)已取得1.6億元的風(fēng)險(xiǎn)出資。

輝能（天津）科技有限公司盡管也叫輝能，可是和臺(tái)灣輝能公司沒有任何關(guān)系。該公司開發(fā)的竹節(jié)狀電池經(jīng)過電池規(guī)劃，很奇妙地在曲折部位不涂電極資料，相當(dāng)于將許多小塊電池并聯(lián)起來，這和蘋果公司的相關(guān)專利有殊途同歸之處。單個(gè)電池自身是不能夠曲折的，可是全體電池串是能夠到達(dá)曲折作用的。該工藝關(guān)于涂布和封裝都有較高要求，但筆者以為，當(dāng)單個(gè)柔性電池?zé)o法完成的時(shí)候，這不失為一種杰出的替代計(jì)劃。天津輝能現(xiàn)已取得了天津泰達(dá)的天使輪融資。

在2016年的深圳高交會(huì)上，柔電科技公開展示了他們開發(fā)的柔性鋰電池以及運(yùn)用柔性電池的藍(lán)牙耳機(jī)和LED臂環(huán)。據(jù)了解，柔電科技選用全新的類3D打印工藝和納米纖維增強(qiáng)技能，開發(fā)的柔性鋰電池具有輕、薄、柔的特點(diǎn)，并還能夠用于超級(jí)電容、鋅錳電池。

納米纖維增強(qiáng)技能有助于電極在重復(fù)曲折過程中堅(jiān)持完好，不會(huì)呈現(xiàn)掉粉和掉落的狀況。其開發(fā)的柔性電池的容量在100-500mAh之間，壽命能夠到達(dá)300次，最小曲折弧度到達(dá)R25mm,曲折次數(shù)能夠到達(dá)1000次以上。

公司下一代柔性電池將選用全無機(jī)固態(tài)系統(tǒng)，不含任何易揮發(fā)和可燃物質(zhì)。

據(jù)悉，柔電也在探索選用新型封裝技能來取代鋁塑膜工藝。柔電科技現(xiàn)已和國內(nèi)外多家知名消費(fèi)電子企業(yè)簽訂了合作開發(fā)協(xié)議，并計(jì)劃在2017年末完成量產(chǎn)，該公司也于2016年末完成了首輪融資。

2、柔性超級(jí)電容

2008年，由美國倫斯勒理工大學(xué)的幾名資料學(xué)家在紐約州北部特洛伊成立了paperbattery公司。公司選用打印技能出產(chǎn)超級(jí)電容，運(yùn)用的電極是由高表面積活性碳、碳納米管或石墨烯組成的。

該電池公司的柔性超級(jí)電容尺寸為7cm*4mm*0.3mm，ESR不到30mΩ。該公司于2015年完成了累積超越700萬美元的融資，其產(chǎn)品也別離參加了2015和2016年在美國拉斯維加斯的消費(fèi)類電池展，取得了廣泛關(guān)注。該產(chǎn)品首要用于NVDIMM存儲(chǔ)芯片的備用電源，供給瞬時(shí)的電流脈沖。

不過，選用超級(jí)電容的原理則限制了該產(chǎn)品的容量，筆者個(gè)人以為其很難被用于一般消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

3、鋅錳一次柔性電池

鋅錳電池是以二氧化錳為正極，鋅為負(fù)極，氯化銨水溶液為主電解液的原電池，俗稱干電池。鋅錳電池的正負(fù)極由面粉、淀粉等使電解液成為不活動(dòng)的凝膠而形成隔離層，或用棉、紙等加以分隔。

鋅錳電池的開路電壓隨運(yùn)用的MnO2的品種、電解液的組成和pH值等的不同而異，一般在1.55～1.75V，公稱電壓為1.5V，最適合的運(yùn)用溫度為15～30℃。鋅錳電池是一次電池不行重復(fù)充電，并且電壓只要1.5V，能量密度有限，所以不能夠廣泛運(yùn)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。

可是，這種電池可作為智能卡、音樂賀卡和電子報(bào)紙等的電源，并可用于RFID（射頻辨認(rèn)）電子標(biāo)簽。隨著RFID技能的迅速發(fā)展，這種紙質(zhì)電池的潛在商場(chǎng)未來有望到達(dá)數(shù)十億美元。

柔性鋅錳電池一般選用絲網(wǎng)打印技能完成，和印刷電路技能是共同的。芬蘭Enfucell公司CTO、國家入選者張霞昌博士是紙質(zhì)電池的首要研制者。

2010年，張霞昌在寧波國家高新區(qū)成立了寧波博能印刷電子科技有限公司，活躍推動(dòng)職業(yè)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

天津綠動(dòng)動(dòng)力科技有限公司的紙電池核心技能來源于以色列PowerPaper公司，現(xiàn)在的技能能夠供給大約5mAh/cm2的容量密度（占有用面積）和持續(xù)電流密度占每有用電池區(qū)域0.1mA/cm2的電流放電強(qiáng)度。該公司的產(chǎn)品大約20mAh的容量，輸出電壓1.5V，形狀為3.9厘米的方形。

選用類似技能和電池系統(tǒng)的還有蘇州長顯光電科技有限公司。

在國外，選用印刷技能的柔性電池也稀有家，比如位于美國俄亥俄州的BlueSpark公司。

該公司開發(fā)的超薄柔性電池只要625um厚，最大容量37mAh,最大輸出電流只要1~2mA。

現(xiàn)在該公司現(xiàn)已收到了來自KeyCapitalCorporation，SunBridgePartnersEarlyStagePartners和ORIXCapital出資。

4、鋰錳一次柔性電池

鋰-二氧化錳電池以經(jīng)過特別工藝處理的二氧化錳為正極活性物質(zhì)，以高比能量的金屬鋰為負(fù)極活性物質(zhì)，開路電壓在3.3V左右，負(fù)載電壓在2.8V，標(biāo)稱電壓為3.0V，截止電壓是2.0V，放電電壓比較平穩(wěn)，適合大功率放電。

美國Brightvolt公司聲稱能夠做到最薄0.45mm的鋰錳一次柔性電池，容量在10mAh-48mAh。

據(jù)了解，該公司聲稱選用了自主開發(fā)的無毒、不燃、無腐蝕性的聚合物電解質(zhì)，其負(fù)極是也是打印的鋰金屬漿料。

據(jù)稱，該公司開發(fā)的鋰錳一次電池現(xiàn)已累計(jì)出售超越一百萬塊，其目標(biāo)商場(chǎng)應(yīng)該是RFID、傳感器、芯片等。

5、銀鋅二次柔性電池

銀鋅電池正極為氧化銀負(fù)極為鋅，電解液選用氫氧化鉀水溶液。銀鋅蓄電池的比能量大并且能夠大電流放電，由于銀鋅電池耐震，所以常用作宇宙飛船、人造衛(wèi)星、火箭等特種航天設(shè)備電源，而民用產(chǎn)品則多用于老年人助聽器、電子手表和計(jì)算器等領(lǐng)域。

銀鋅電池的首要缺點(diǎn)是價(jià)格貴重并且運(yùn)用壽命較短，一般來說銀鋅電池僅能夠充放電約100～150次，其壽命短的原因首要是來自于鋅的枝晶成長刺穿隔膜而導(dǎo)致。

英國鋅動(dòng)力有限公司（ZINERGYUKLIMITED）選用該系統(tǒng)制造柔性電池，其開創(chuàng)團(tuán)隊(duì)包含英國皇家工程院院士、劍橋大學(xué)教授GehanAmaratunga先生和劍橋大學(xué)PriteshHiralal博士。

ZINERGY公司選用納米級(jí)電極資料、固態(tài)電解質(zhì)、集成封裝技能研制出了一次性及可充電的超薄柔性鋅電池，其中可充電的鋅銀電池試驗(yàn)室測(cè)驗(yàn)充電次數(shù)已達(dá)200-250次。ZINERGY公司的配方和無汞打印技能可阻撓鋅枝狀晶體的成長，從而使鋅電池具備了可充電性能。

該公司得到了來自于寧波國華匯達(dá)出資公司的戰(zhàn)略種子輪出資。

別的一家遭到較大關(guān)注的銀鋅電池創(chuàng)業(yè)公司是來自于美國加州伯克利分校的ImprintEnergy。除了選用絲網(wǎng)印刷技能來制備正負(fù)極和電解液外，該公司的核心技能是防止枝晶成長的聚合物電解質(zhì)資料。該公司也得到了PhoenixVenturePartners和AMECloudVentures的出資。

從解決問題的思路來說，上述兩家公司可謂殊途同歸。可是，上述兩家公司并沒有公開更多的電池性能細(xì)節(jié)，比如曲折次數(shù)和弧度。筆者個(gè)人以為這兩家公司應(yīng)該還處于開發(fā)階段。