一种新的锂离子电池解决方案，可消除物联网电源的瓶颈

2020-03-13

在拉斯维加斯举行的CES 2020上，引入了旨在解决医疗保健，移动性，农业等领域紧迫问题的众多下一代物联网设备。但是，这些设备的发展也带来了电源维护方面的问题。电源中使用的大多数电池都是原电池，这会遇到容量问题。对于二次电池或可充电电池，充电时间和电池寿命仍然是紧迫的问题。此外，更换方法，垄断的空间，实施过程中的局限性以及由于劣化导致的膨胀仍然是电池的问题。

在去年的CES 2019上，NGK Insulators Ltd.（NGK）的硬币和邮袋类型“ EnerCera”系列荣获CES创新奖（在智能能源类别中）。随着二次电池产品系列的推出，解决物联网设备电池问题的期望越来越大。晶体取向陶瓷板仅由活性材料组成，在小而薄的主体内实现了高能量密度和低内阻。它还具有高温安装的独特特性。EnerCera系列可以运行需要大电流（例如，几10 mA至几100 mA）的IC，传感器和无线通信系统。此外，CV（恒定电压）充电功能消除了使用充电器IC控制充电电流的需要。EnerCera系列的定位是在不久的将来提供一次电池的替代产品。

EnerCera有两种类型：“ EnerCera Coin”，一种厚度为1毫米至2毫米的硬币型电池，用于安装在电路板上；“ EnerCera Pouch”，一种超薄且可弯曲的电池，厚度为0.4毫米至0.45毫米，用于嵌入卡。EnerCera硬币是通过向其带有电极和隔板的全陶瓷堆叠式整体中添加少量液体电解质制成的。NGK将这些独特的电池定义为“半固态电池”。他们取得了世界上第一个工作温度为85°C的锂离子二次电池，使用寿命长达10年，这是对物联网设备的两个很大要求。

物联网设备普及的关键是解决维护问题的电池

能量收集的定义是收集通常被丢弃的能量形式，例如太阳能，热能，风能，盐度梯度和动能，然后重新使用它们。尽管近年来已经普遍讨论了其潜力，但是设备之间通信中对电源的需求使其难以实现。EnerCera具有独特的特性，使其特别适合于能量收集。除了存储少量电流的功能外，它还可以在需要时释放大电流，其作用类似于电容器。这种独特的功能使EnerCera可以用作超小型/超薄封装的免维护电源解决方案。

在2020年国际消费电子展（CES）上，NGK与其他公司合作展示了使用EnerCera的众多应用，以展示IoT设备免维护电源解决方案的潜力。例如，该公司与瑞萨电子公司一起推出了基于能量收集的无线农业监控系统。关于所使用电池的效率，瑞萨电子给予了高度评价：“我们尝试了多种产品，但EnerCera的产品远不止这些。” NGK还在与理光公司合作的项目中，通过使用EnerCera Pouch来推进通过能量收集来增加发电量的技术。此外，NGK与理光电子设备公司一起致力于基于室内光伏技术的免维护环境传感器。

可以想象在农业中的未来，即通过不再需要更换或更换电池的IoT设备管理田地和农作物，从而降低了维护成本。这是NGK希望实现的未来。

在无线电源领域，该公司已经宣布与Ossia和Powercast等领先公司建立合作伙伴关系，并有望开发免维护的无线电源解决方案。虽然电源和维护是许多物联网设备的瓶颈，但能量收集和无线电源将允许充电和运行，同时几乎可以自动执行设备管理。该技术的其他可能性在医疗保健，手表，家用设备和许多其他领域中也存在。

利用市场上不存在的解决方案创造新价值

NGK副总裁Ohwada先生在讨论EnerCera在实现免维护IoT概念方面的潜力时，强调了上述优势：“我们的产品系列中的两种型号都为具有以下特点的超小型/超薄IoT设备提供电源解决方案：市场上以前不存在。EnerCera囊袋超薄且可弯曲，可将其嵌入到柔性电路板中。另一方面，可以通过回流焊接将硬币模型与其他电子组件一起安装在电路板上，从而代替电容器作为分散的电源。”

他继续提供该系列的愿景。“在零售和物流行业，EnerCera可用于物流标签，电子货架标签以及在我们的生活空间（如智能家居）中实现物联网。在制造业中，我们看到了设备监控设备，电源备份，室外5G基站和5G解决方案的总体潜力。总体而言，我相信EnerCera将能够超越我们的想象，并且我希望看到的解决方案涵盖安全，预防性维护，节能以及许多其他小型但具有创新性的应用需求。我希望EnerCera能够满足各种各样的需求，为智慧社会做出贡献。”

凭借世界首创的高耐热性能，EnerCera的潜力包括移动性和工业市场

NGK于2019年12月宣布，EnerCera通过在85°C的温度下运行而实现了世界上首个锂离子二次电池。因此，该系列有望用于耐热性至关重要的移动性领域。这在2020年国际消费电子展（CES 2020）上得到了体现，汽车行业的大量物联网公司参观了NGK。讨论的应用包括智能钥匙，轮胎传感器和电子控制单元（ECU），它们使用EnerCera作为汽车下一代物联网中的分散电源。总体而言，行业内的期望很高。

在工业市场上，EnerCera的较大潜在应用之一是用作监视管道或其他人类难以独自完成的任务的电源。除此之外，通过将EnerCera与能量收集或无线电源一起用作电源解决方案，工厂的过程管理，建筑物和设备监控的照明和空调管理都具有潜力。

智能卡中的EnerCera –实现高安全性解决方案

自2019年以来，NGK一直在运送EnerCera系列的样品，而早期的应用之一就是高功能智能卡。例如，在创建具有指纹认证的高安全性信用卡时，保持薄型和小尺寸的电池很重要，这使EnerCera成为自然选择。此外，该系列与非接触式读卡器兼容的事实进一步增强了其超快充电功能。台湾的JINCO是少数使用EnerCera进行具有指纹认证和其他无线通信功能的下一代智能卡开发的公司之一。

Ohwada先生总结说，EnerCera系列的评估板和模块是与TOREX Semiconductors合作准备的，预计将在多种物联网设备中使用，正如Ohwada先生总结的那样：“我们希望EnerCera将被众多公司采用，包括物联网设备制造商，将其与功率IC，通信模块或CPU / MCU相结合的IC供应商，以及能量收集和无线电源供应商，他们都希望将其用于充电。此外，EnerCera在生活方式，家庭，汽车和工业方面也具有潜力，我们相信它有潜力帮助各种IoT设备运行，从而为实现未来社会做出贡献。”

关于领先的陶瓷制造商NGK

NGK是全球最大的绝缘子制造商，已开发出电子和汽车领域的众多产品，在全球占有极大份额。该公司最近庆祝成立100周年。NGK还是大容量储能系统（NAS电池）商业化成功的全球领先制造商，这颠覆了无法存储电力的传统观念。这些已在全球200多个不同位置安装。

NGK一直在为新产品的研发投入资源，包括可确保高度安全的可充电锌电池。锌可充电电池是蓄电池领域中世界上第一个获得UL认证的安全标志的产品。

EnerCera只是通过NGK研发而诞生的产品之一，预计到2025年销售额将达到150亿日元。

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