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一種新的鋰離子電池解決方案，可消除物聯(lián)網(wǎng)電源的瓶頸
在拉斯維加斯舉行的CES 2020上，引入了旨在解決醫(yī)療保健，移動性，農(nóng)業(yè)等領域緊迫問題的眾多下一代物聯(lián)網(wǎng)設備。但是，這些設備的發(fā)展也帶來了電源維護方面的問題。電源中使用的大多數(shù)電池都是原電池，這會遇到容量問題。對于二次電池或可充電電池，充電時間和電池壽命仍然是緊迫的問題。此外，更換方法，壟斷的空間，實施過程中的局限性以及由于劣化導致的膨脹仍然是電池的問題。
在去年的CES 2019上，NGK Insulators Ltd.（NGK）的硬幣和郵袋類型“ EnerCera”系列榮獲CES創(chuàng)新獎（在智能能源類別中）。隨著二次電池產(chǎn)品系列的推出，解決物聯(lián)網(wǎng)設備電池問題的期望越來越大。晶體取向陶瓷板僅由活性材料組成，在小而薄的主體內實現(xiàn)了高能量密度和低內阻。它還具有高溫安裝的獨特特性。EnerCera系列可以運行需要大電流（例如，幾10 mA至幾100 mA）的IC，傳感器和無線通信系統(tǒng)。此外，CV（恒定電壓）充電功能消除了使用充電器IC控制充電電流的需要。EnerCera系列的定位是在不久的將來提供一次電池的替代產(chǎn)品。
EnerCera有兩種類型：“ EnerCera Coin”，一種厚度為1毫米至2毫米的硬幣型電池，用于安裝在電路板上；“ EnerCera Pouch”，一種超薄且可彎曲的電池，厚度為0.4毫米至0.45毫米，用于嵌入卡。EnerCera硬幣是通過向其帶有電極和隔板的全陶瓷堆疊式整體中添加少量液體電解質制成的。NGK將這些獨特的電池定義為“半固態(tài)電池”。他們取得了世界上第一個工作溫度為85°C的鋰離子二次電池，使用壽命長達10年，這是對物聯(lián)網(wǎng)設備的兩個很大要求。
物聯(lián)網(wǎng)設備普及的關鍵是解決維護問題的電池
能量收集的定義是收集通常被丟棄的能量形式，例如太陽能，熱能，風能，鹽度梯度和動能，然后重新使用它們。盡管近年來已經(jīng)普遍討論了其潛力，但是設備之間通信中對電源的需求使其難以實現(xiàn)。EnerCera具有獨特的特性，使其特別適合于能量收集。除了存儲少量電流的功能外，它還可以在需要時釋放大電流，其作用類似于電容器。這種獨特的功能使EnerCera可以用作超小型/超薄封裝的免維護電源解決方案。
在2020年國際消費電子展（CES）上，NGK與其他公司合作展示了使用EnerCera的眾多應用，以展示IoT設備免維護電源解決方案的潛力。例如，該公司與瑞薩電子公司一起推出了基于能量收集的無線農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。關于所使用電池的效率，瑞薩電子給予了高度評價：“我們嘗試了多種產(chǎn)品，但EnerCera的產(chǎn)品遠不止這些。” NGK還在與理光公司合作的項目中，通過使用EnerCera Pouch來推進通過能量收集來增加發(fā)電量的技術。此外，NGK與理光電子設備公司一起致力于基于室內光伏技術的免維護環(huán)境傳感器。
可以想象在農(nóng)業(yè)中的未來，即通過不再需要更換或更換電池的IoT設備管理田地和農(nóng)作物，從而降低了維護成本。這是NGK希望實現(xiàn)的未來。
在無線電源領域，該公司已經(jīng)宣布與Ossia和Powercast等領先公司建立合作伙伴關系，并有望開發(fā)免維護的無線電源解決方案。雖然電源和維護是許多物聯(lián)網(wǎng)設備的瓶頸，但能量收集和無線電源將允許充電和運行，同時幾乎可以自動執(zhí)行設備管理。該技術的其他可能性在醫(yī)療保健，手表，家用設備和許多其他領域中也存在。
利用市場上不存在的解決方案創(chuàng)造新價值
NGK副總裁Ohwada先生在討論EnerCera在實現(xiàn)免維護IoT概念方面的潛力時，強調了上述優(yōu)勢：“我們的產(chǎn)品系列中的兩種型號都為具有以下特點的超小型/超薄IoT設備提供電源解決方案：市場上以前不存在。EnerCera囊袋超薄且可彎曲，可將其嵌入到柔性電路板中。另一方面，可以通過回流焊接將硬幣模型與其他電子組件一起安裝在電路板上，從而代替電容器作為分散的電源。”
他繼續(xù)提供該系列的愿景。“在零售和物流行業(yè)，EnerCera可用于物流標簽，電子貨架標簽以及在我們的生活空間（如智能家居）中實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)。在制造業(yè)中，我們看到了設備監(jiān)控設備，電源備份，室外5G基站和5G解決方案的總體潛力。總體而言，我相信EnerCera將能夠超越我們的想象，并且我希望看到的解決方案涵蓋安全，預防性維護，節(jié)能以及許多其他小型但具有創(chuàng)新性的應用需求。我希望EnerCera能夠滿足各種各樣的需求，為智慧社會做出貢獻。”
憑借世界首創(chuàng)的高耐熱性能，EnerCera的潛力包括移動性和工業(yè)市場
NGK于2019年12月宣布，EnerCera通過在85°C的溫度下運行而實現(xiàn)了世界上首個鋰離子二次電池。因此，該系列有望用于耐熱性至關重要的移動性領域。這在2020年國際消費電子展（CES 2020）上得到了體現(xiàn)，汽車行業(yè)的大量物聯(lián)網(wǎng)公司參觀了NGK。討論的應用包括智能鑰匙，輪胎傳感器和電子控制單元（ECU），它們使用EnerCera作為汽車下一代物聯(lián)網(wǎng)中的分散電源?？傮w而言，行業(yè)內的期望很高。
在工業(yè)市場上，EnerCera的較大潛在應用之一是用作監(jiān)視管道或其他人類難以獨自完成的任務的電源。除此之外，通過將EnerCera與能量收集或無線電源一起用作電源解決方案，工廠的過程管理，建筑物和設備監(jiān)控的照明和空調管理都具有潛力。
智能卡中的EnerCera –實現(xiàn)高安全性解決方案
自2019年以來，NGK一直在運送EnerCera系列的樣品，而早期的應用之一就是高功能智能卡。例如，在創(chuàng)建具有指紋認證的高安全性信用卡時，保持薄型和小尺寸的電池很重要，這使EnerCera成為自然選擇。此外，該系列與非接觸式讀卡器兼容的事實進一步增強了其超快充電功能。臺灣的JINCO是少數(shù)使用EnerCera進行具有指紋認證和其他無線通信功能的下一代智能卡開發(fā)的公司之一。
Ohwada先生總結說，EnerCera系列的評估板和模塊是與TOREX Semiconductors合作準備的，預計將在多種物聯(lián)網(wǎng)設備中使用，正如Ohwada先生總結的那樣：“我們希望EnerCera將被眾多公司采用，包括物聯(lián)網(wǎng)設備制造商，將其與功率IC，通信模塊或CPU / MCU相結合的IC供應商，以及能量收集和無線電源供應商，他們都希望將其用于充電。此外，EnerCera在生活方式，家庭，汽車和工業(yè)方面也具有潛力，我們相信它有潛力幫助各種IoT設備運行，從而為實現(xiàn)未來社會做出貢獻。”
關于領先的陶瓷制造商NGK
NGK是全球最大的絕緣子制造商，已開發(fā)出電子和汽車領域的眾多產(chǎn)品，在全球占有極大份額。該公司最近慶祝成立100周年。NGK還是大容量儲能系統(tǒng)（NAS電池）商業(yè)化成功的全球領先制造商，這顛覆了無法存儲電力的傳統(tǒng)觀念。這些已在全球200多個不同位置安裝。
NGK一直在為新產(chǎn)品的研發(fā)投入資源，包括可確保高度安全的可充電鋅電池。鋅可充電電池是蓄電池領域中世界上第一個獲得UL認證的安全標志的產(chǎn)品。
EnerCera只是通過NGK研發(fā)而誕生的產(chǎn)品之一，預計到2025年銷售額將達到150億日元。
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