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全球電池需求日漸升溫 安全及耐用成首要條件

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加入嶄新科技的電子消費品廣受消費者歡迎,帶動了市場對高效耐用電池的市場需求,而電池的安全和性能備受關注,特別是智能產品常用的鋰離子電池,除了要儲能大、充電效能好外,亦要合乎安全規格,不會在充電時過熱。這令一眾電池開發商積極研發,改良電池技術及產品,以回應市場需求。

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電池

據香港貿易發展局特約記者James O’Donnell於美國底特律報道,早前在當地舉行的電池展(Battery Show)上,有業界指儲能技術的發展比其他技術緩慢,電池行業仍有待突破,而會場的焦點為改良現有的電池種類,提升其效能。

解決電池過熱問題 化危為機

消費者現時對電池的儲能需求愈來愈大,亦關注其過熱和着火的風險,特別是用於智能手機、電子煙設備及飛機航班等的充電裝置。在展覽會上,數家參展商都以解決電池過熱為重點,芝加哥參展商Allcell是其中之一。

Allcell主席兼行政總裁Said Al-Hallaj說:「我們擁有相變複合材料(Phase Change Composite)技術,可把電池放入石墨和石蠟(像鉛筆和蠟筆)中,確保電池安全。這種材料的設計概念是當電池失效時,會即時融化,然後被蠟吸收,就像檸檬水裏的冰一樣。」

Al-Hallaj認為,該技術在一些必須取得安全認證的行業中,發展前景最為可觀:「我們的最佳市場是那些必須通過安全規定的客戶,他們要證明電池具有保護功能,不會出現熱失控情況。例如企業如果要把電池用於某種特定用途,必須獲得保險商實驗室(Underwriters Laboratories)的認證,其中一個測試便是熱失控。汽車、航空航天,以至醫療用途都需要這方面的認證。」

此外,儲能產品的分銷方式同樣值得關注,尤其是電子商貿慣常採用的郵寄送貨模式。參展商Fedco Batteries 負責人Butzen說:「你可以將一枚電池放進UPS郵袋中,但如果放置兩枚,那就是一個電池包,要通過UN38.3運輸認證,當中涉及一系列測試,包括高度模擬、衝擊、振動、熱力等,獲得認證後才可以放入郵袋內。」

相變複合技術
Allcell的相變複合技術可把電池放入石墨和石蠟(像鉛筆和蠟筆)中,這種材料的設計概念是在電池失效時,會即時融化,然後被蠟吸收,以確保電池安全。

創新設計提升電池效能及安全性

從展覽會場可見,業界大趨勢為降低電池的安全風險、把現有技術應用於新領域,以及提升效能,亦有展商希望突破創新。以華盛頓州為總部的BrightVolt,其副總裁Salil Soman表示,公司開發了一種創新的電池設計和製造方法,可令鋰聚合物電池變得安全。

Soman說:「我們以固態聚合物取代鋰離子電池中的電解質,適合應用在一些關注安全的領域,例如汽車和航空,每家主要業者都表示有興趣。」

加州的Battery Streak是另一家擁有突破技術的參展商,其總裁David Grant指:「我們生產的電池,充電速度非常快,所需時間不到10分鐘,比手機充電快20至30倍,而且不會發燙,適用於電動工具、手機,將來甚至汽車也可以在10分鐘內完成充電。」

Grant透露,技術涉及特別材料:「這是一種納米結構材料,我們可以把它想像為一塊海綿,其小孔大約在20至50納米之間,而頭髮大約為20萬納米。這使電解質和電極之間非常緊密,因此離子不會移動得很遠。」

「另一方面,當離子嵌入和脫嵌時,由於儲能機制是表面電荷,就像電容器一樣,因此沒有化學相位變化產生熱量問題,也不會磨損材料。既然沒有相位變化,沒有熱量,也沒有材料磨損,電池壽命就可以很長。」

Grant坦言,目前這款電池的成本昂貴,每枚約1,000美元(約7,770港元)。他又指,由於其能量密度大約只是傳統鋰離子電池的一半,因此目標市場是一些不太注重電池大小,但講求充電快捷的應用領域,例如一些需要每天24小時運作的設備。

超薄電池
BrightVolt開發了一種創新的電池設計和製造方法,可令鋰聚合物電池變得安全。圖為該公司研發的超薄電池。

穿戴式產品電池需輕身及容量大

在電池展上,很多業者都談及如何提高另類電池的性能。Alium Batteries總部設於伊利諾伊州,其美國中西部營業經理Martin Smego說:「人們傾向使用磷酸鋰鐵電池替代密封鉛酸電池,前者雖然貴兩至三倍,但壽命卻長10倍之多,容量也更大,因此實際價值較高。」

至於日漸流行的穿戴式科技,對電池設計亦有獨特需求,必須輕巧及容量大,同時要讓穿戴者感到舒適。Smego說:「一般來說,鋰聚合物電池都是棱柱形或長方形,全球只有少數業者可以生產訂製形狀的鋰聚合物電池,通常是用於穿戴式科技。穿戴式產品品牌Bose希望充分利用空間,因此我們為他們供應一款彎形電池。」

美國底特律電池展於2019年9月10至12日在Suburban Collection Showplace舉行。

穿戴式科技
穿戴式科技對電池設計有獨特需求,必須盡量減少重量,增加容量,同時要讓穿戴者感到舒適。


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