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薄膜電池開啟物聯網時代

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林倞、專利佈局情報分析團隊 發表於 2016年6月14日
 
圖一、
全世界薄膜電池專利分佈(政策中心整理)

物聯網由巨量而無所不在的智能物件所構成,時時刻刻進行大數據的蒐集及傳送;而多數智能物件是攜帶式的,需要藉由電池所提供的電力來執行運算,這說明電池是物聯網中極重要的元素。

「薄膜」電池具有輕、薄、可彎曲的優點,嵌入薄膜電池的智能物件的外觀設計幾乎不會受到薄膜電池尺寸影響,使得日常用品都能在不減低便利性的前提下智能化,如:智能包裝(裝麵包的塑膠袋)、主動監控口腔衛生的牙刷、主動呼叫電梯的門禁卡等。
 
BCC Research等多家市場研究公司收集的數據資料顯示,2006到2014年間,薄膜電池的全球市場規模已從4千萬成長到1.5億美金,預期2020年將超過5億美金;相較於目前高達數千億美金但趨近飽和的手機市場,薄膜電池產業顯然屬於一種新興的投資標的。而隨著物聯網時代逼近,業者加快了投資腳步,譬如:世界最大印刷公司R.R. Donnelley & Sons投入巨額資金開發應用於嵌入式傳感器標籤的超薄電池。英國吸塵器大廠Dyson企圖快速跨入電動車產業之際,以 9000 萬美元收購美國薄膜電池新創公司Sakti3,並宣布將耗資 10 億英磅,投資電池科技事業。
 
市售的各種拋棄式或充電電池幾乎都可以做成薄膜電池,其中以鋰薄膜電池最具有市場潛力;鋰薄膜電池大多採用膠態或固態電解質,不會有目前市售鋰電池引發火災的風險。除了產品端的優點,製造流程方面,薄膜電池可以透過傳統印刷廠的捲對捲式(roll-to-roll)產線生產,大量快速印刷,使得產品造型更多樣化,製造成本也大幅降低。
 
從應用面來看,國外已有數百萬用戶使用嵌入薄膜電池的信用卡,其中薄膜電池所驅動的微晶片能產生一次性密碼,讓信用卡傳輸數據更為安全。大同子公司拓志光機電正與愛金卡等公司合作,將薄膜電池嵌入iCash卡以提供電力給餘額顯示螢幕。2013年hTC One Max手機的Power Flip Case電源擴充保護套,採用輝能科技生產的薄膜電池,總電容量達1150毫安培小時,相當於一般手機二分之一,且充電速度接近於一般鋰電池。2015年10月LG也曾展示一款嵌入薄膜電池的超薄手錶。薄膜電池還應用廣泛,如:定時定量釋放的藥物貼片、即時上傳生鮮溫度的物流標籤、互動性報紙等。
 
目前全球申請及核准的薄膜電池專利大約2,000件,台灣申請的專利數量排名第10位,其中,隱形眼鏡大廠嬌生可能受到不可能任務電影第4集的啟發,於電影上映隔年的2012年就申請了隱形眼鏡的薄膜電池專利。
 
根據國研院STPI的專利分析,具體結果顯示:超過30%的薄膜電池專利有關拋棄式電池,暗示將來有許多嵌入這種電池的智能物件是便宜、可拋棄的;利用成熟的半導體製程技術製造薄膜電池是目前的主流;對穿戴式裝置而言,若要達到輕薄、感覺不到它的存在,薄膜電池是必備要素;另外,藉由電池材料表面積提升來獲得高的電容量是研發重點。台灣廠商於薄膜電池專利佈局已有非常豐碩的成果,相信台灣在充滿商機的物聯網時代,必定能佔有一席之地。



圖二、全球法人持有薄膜電池專利之數量(政策中心整理)

表1、薄膜電池的應用分類
電容量
(毫安培小時)
1 10 100 1,000 10,000 >1,000,000
應用領域
  • 物聯網
  • 植入人體醫療元件
  • 微型感測器
  • 智慧卡
  • 射頻輻射標籤
  • 透氣貼布晶片
  • 智能包裝
  • 穿載式裝置
  • 電子紙
  • 智能布料
  • 醫療裝置
  • 行動裝置
  • 行動電源
  • 玩具
  • 交通工具
  • 大型儲電站
特徵
  • 長效
  • 充電式
  • 迷你
  • 搭配電力吸收裝置
  • 拋棄式或充電式並存
  • 形狀百變
  • 成本導向
  • 長效
  • 可彎曲伸縮
  • 形狀百變
  • 長效
  • 可彎曲伸縮
  • 輕便
  • 高功率
  • 安全可靠
  • 高功率
  • 高電容量
  • 安全可靠
  • 長效
  • 高電容量
  • 價格具競爭力
產業現況 小量生產 市場成長中 試量產 小量生產 中期研發中 早期研發中
資料來源:IDTechEx;國研院政策中心整理

〈作者是國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心 助理研究員〉

〈本文刊登於經濟日報2016/06/05〉
 

 
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