固態(tài)電池就是以固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)有機電解液的電池。相比采用有機電解液，固態(tài)電池有很多獨特的優(yōu)點，首先可以避免因過度充電、內(nèi)部短路使電解液過熱導致的爆炸、自燃等危險，安全性大幅提高；其次，因為內(nèi)部固態(tài)，在封裝形式上可以大大簡化，并可高度集成，以滿足不同的應用需求。固態(tài)電解質(zhì)的傳導速度比液態(tài)電解質(zhì)快也使固態(tài)電池能實現(xiàn)更高的電壓輸出。固態(tài)電池還具有更長的使用壽命。
這些突出的優(yōu)點使人們對固態(tài)電池的關注和研究興趣不斷增強。日本和韓國的不少知名企業(yè)已經(jīng)開展了可商用固態(tài)電池技術的研發(fā)，也推出了一些產(chǎn)品。固態(tài)電池的優(yōu)勢還特別適合混合和電動汽車對電池的特別需求。長久以來，電池技術一直是電動汽車發(fā)展的主要瓶頸。固態(tài)電池技術有可能成為一個突破點。
Cymbet的EnerChip可充電固態(tài)電池方案
目前業(yè)界對大容量、高電壓的固態(tài)電池技術報道較多，對微型、低電壓的固態(tài)電池技術報道很少。是不是這種微型的低電壓固態(tài)電池解決方案還沒有成熟地推向市場？近日，Cymbet公司，一家僅有38位員工的美國公司，向業(yè)界介紹了他們的微型可充電固態(tài)電池解決方案EnerChip。EnerChip將可充電的固態(tài)電池與電源管理IC、時鐘管理RTC集成在一個芯片上，能夠以表面貼裝SMT封裝或裸晶片形式提供給不同需求的用戶，而且尺寸非常小，最大尺寸9mm×9mm，最小僅4mm×4mm。除了電池芯片外，Cymbet還提供EnerChip能量處理器，同EnerChip電池芯片一起可以為一些自供電的系統(tǒng)提供智能化的能量采集電源管理。
由于采用了特殊的材料、制造技術和封裝技術，EnerChip可充電固態(tài)電池可以反復充電1000次，能夠在系統(tǒng)產(chǎn)品的整個生命周期中持續(xù)使用，而不需要換電池；EnerChip芯片不會有有害的化學物質(zhì)或氣體泄漏，也不會燃燒，因為使用SMT和回流焊安裝，不需要電池座；EnerChip 還100%無細胞毒性，即使進入人體也不會產(chǎn)生有害物質(zhì)和病變。
EnerChip可充電固態(tài)電池解決方案特別適合三大應用，一是系統(tǒng)備份電源，為系統(tǒng)中的MCU、實時時鐘、非易失存儲器提供備份電源，保證他們在電源故障時仍可正常工作；二是嵌入式電源，很多便攜及可穿戴式設備如醫(yī)療保健產(chǎn)品需要將電源嵌入到系統(tǒng)中甚至人體中去，要求微型和100%無細胞毒性；三是能量采集應用，如物聯(lián)網(wǎng)應用中的各個終端節(jié)點設備要求能夠從周圍環(huán)境采集能量實現(xiàn)自供電。
據(jù)Cymbet公司市場營銷副總裁Steve C. Grady介紹，目前Cymbet公司最大市場來自系統(tǒng)備份電源，約占48%。目前已經(jīng)采用EnerChip 解決方案的終端應用產(chǎn)品包括：飛機艙內(nèi)娛樂系統(tǒng)、線卡RTC備份電源、手持通信測試儀、GPS地圖系統(tǒng)、單板計算機、定時工業(yè)門鎖、工業(yè)RFID讀卡器等。
應用市場需求分析
備用電源市場是個很大的市場，據(jù)統(tǒng)計，全球每年用于電池或備用電池系統(tǒng)的紐扣電池銷量為400億個；每年實時時鐘和用戶定制的定時設備出貨量為10億個，其中50%以上需要備用電源；全球每年銷售的MCU達160億個，其中的16億個可追溯使用了EnerChip做備份電源。在上述市場中，EnerChip的目標是取代現(xiàn)在占主流的紐扣電池和超級電容。如果所有的紐扣電池和超級電容被EnerChip 可充電固態(tài)電池所取代，這個市場是不可限量的。相對于紐扣電池和超級電容，EnerChip可充電固態(tài)電池有許多優(yōu)勢。首先，EnerChip可SMT安裝，前兩者都不行；低的自放電和穩(wěn)定的輸出電壓，這一點超級電容不行；更小的尺寸、沒有有害的化學物質(zhì)、內(nèi)部供電管理、電源失效指示和集成的DC/DC轉(zhuǎn)換器，這些因素紐扣電池和超級電容都不具備。因此，EnerChip有信心取代這兩者在備份電池市場的位置。
嵌入式能源市場包括的應用有安全和探測設備、爆炸設備的電子保險絲以及可植入人體的醫(yī)療設備如眼科用品、貼片等。這些系統(tǒng)要求提供一個微型的可直接嵌入到系統(tǒng)中的能量存儲設備。EnerChip可通過標準的線鍵合或回流焊形式連接到系統(tǒng)板上，滿足多種不同的系統(tǒng)配置需求，比如既可以和系統(tǒng)IC并排，也可堆疊放置。目前市場火熱的可穿戴式設備是嵌入式能源的一個熱門市場。很多概念性的應用如醫(yī)療中的眼壓傳感器、太陽能智能隱形眼鏡等得以實現(xiàn)。太陽能智能隱形眼鏡內(nèi)嵌了EnerChip的微型多功能超低功耗電源管理芯片和能量存儲模塊，還內(nèi)嵌了太陽能模塊、傳感器、控制電路、無線模塊、顯示電路、天線等，能夠采集太陽能為眼鏡供電，處理和控制顯示圖像，并且通過無線方式可以和智能手機交互信息。
能量采集市場最適合的應用就是物聯(lián)網(wǎng)應用了。物聯(lián)網(wǎng)應用中各個無線傳感器節(jié)點、終端設備都需要自供電，隨時從周圍環(huán)境獲取能量，因此大大推動了能量采集市場的發(fā)展。預計能量采集市場出貨量在2018年將達到59億片，其中90%以上的無線傳感網(wǎng)應用若沒有能量采集功能都是根本無法實現(xiàn)的。
Cymbet 的EnerChip產(chǎn)品分為幾大類：可充電固態(tài)電池、集成電源管理IC（PMIC）的可充電固態(tài)電池、集成RTC（SPI或I2C）、PMIC和可充電固態(tài)電池的模塊、以裸晶片形式提供的上述產(chǎn)品、以及用于能量采集的能量處理器。為了用戶開發(fā)方便，Cymbet還提供了各種類型的開發(fā)板和評估板，以幫助用戶能夠快速推出他們的產(chǎn)品。
現(xiàn)在各行各業(yè)的電子設備，很少有不能聯(lián)網(wǎng)的了。從廣義的角度來看，EnerChip 的可充電固態(tài)電池方案所面向的絕大部分應用都可列入物聯(lián)網(wǎng)范疇。它很好地解決了物聯(lián)網(wǎng)設備對電源管理的需求：微型、長效、自供電、安全、穩(wěn)定可靠、無毒無害，它將為物聯(lián)網(wǎng)應用的推廣發(fā)揮重要作用。