全固态薄膜锂电池.pdf

臺灣能源期刊　第二卷　第三期　第 頁　中華民國 年 月 279-292 104 9 蘇稘翃、鄭元瑞、薛天翔、余玉正、詹德均：穿戴式產品之可撓式全固態薄膜鋰電池 279 Journal of Taiwan Energy Volume 2, No. 3, September 2015, pp. 279-292 穿戴式產品之可撓式全固態薄膜鋰電池 1* 1 2 3 4 蘇稘翃 　鄭元瑞 　薛天翔 　余玉正 　詹德均 摘　要 目前穿戴式電子產品蓬勃發展如智慧手錶 、智慧眼鏡 、穿戴式醫療照護產品、運動和健康管理 產品等都是現今科技產業最關注的焦點 。應用於穿戴式裝置的電池要求很高 ，不僅要小 、輕 、薄 ， 還必須擁有強大能量 。而且這些穿戴式電子產品由於頻繁地與人體接觸 ，因此對人體的安全性也是 非常重要的一環 。然而傳統的鋰電池在微小化有一定的困難度 ，以及液態有機電解質本身對環境及 人體都擁有毒性 ，長時間的使用易產生漏液現象 ，造成鋰電池燃燒或爆炸的現象發生 ，大大增加使 用電池的不安全性 。全固態薄膜鋰電池可說是次時代鋰電池的一個重要發展 ，改善了傳統鋰電池安 全性不佳的缺點 。主要優勢在 ( 1) 全部是由 “固態”材料組成 ，包括正極 ，負極和電解質 。(2) 運 用電漿技術控制電池的總厚度只有數µm ，更容易微小化及和半導體製程結合 。(3) 單位能量密度遠 大於傳統電池 。(4) 高安全性 ，經由固態薄膜的層層堆疊組成 ，不會在短路時或長時間的使用後產 生漏液現象 ，造成鋰電池燃燒或爆炸的現象 。本研究所研發的全固態薄膜鋰電池(all-solid-state thin- film battery, TFB)元件(2 cm × 2 cm × 0.03 cm) ，擁有放電電容量570 µAh (相當於單位體積放電電容 -1 -2 量47.3 µAh µm cm ) ，50圈的充放電下還保有83%的放電電容量 ，可以有效驅動一些穿戴式電子產 品 ，如LED燈 、LED手環 、LED手錶以及LED聲控發光衣服等 。 關鍵詞：全固態薄膜鋰電池、穿戴式電子產品、可撓式、射頻磁控電漿濺鍍 從20 13年初的美國消費性電子展(CE S)到 根據市調公司HI S表示 ，隨著穿戴式裝置 年中的臺北國際電腦展(COMPUTEX) ，到處可 的發展迅速 ，使用上也越來越普及化 ，對於智 見穿戴式科技裝置的身影 ，20 13年因此被視為 慧型穿戴裝置 、可戴式的健康監測儀供電的電 穿戴式科技元年 。根據Gartner預測報告顯示 ， 池需求將在未來4年增加5倍(圖1) 。總和來說 ， 到20 16年 ，穿戴式智慧電子產品的市場產值將 穿戴式裝置其實遍布在人類的日常生活中，例 上看100億美元 。英國調查機構IMS Research則 如手錶 、眼鏡 、手環 、腕帶 、衣服 、鞋子等等 認為 ，到了20 16年全球穿戴式科技市場規模將 都是可以應用的產品 。因此商機可以說是無限 達到60億美元 ；國內調查機構資策會MIC也預 的大 ，而目前發展較為蓬勃的智慧手錶 、智慧 估 ，20 14年全球穿戴式科技裝置產值達3 1億美 眼鏡 、穿戴式醫療照護產品(提供監控與專家建 元 ，2018年將成長到34 1億美元 ，年複合成長率 議) 、運動和健康管理產品(如記錄運動 ，生理 高達81.9% 。 基本資訊及其生活起居)與行動導航產品都是現 1 行政院原子能委員會核能研究所物理組助理研發師 收到日期: 2015年04月10 日 2 行政院原能會核研所物理組副工程師