全球穿戴式裝置電池產值預估將從2014年的600萬美元,竄升到2018年的7,700萬美元,市場爭奪戰在短期內一觸即發。過去鋰離子電池當道,韓廠、日廠在出貨量上傲視群雄,但鋰離子電池無法應付穿戴式裝置輕薄短小的尺寸需求,或許這是一個好機會,讓提早佈局於超薄、微型化鋰電池的台廠,在這場穿戴式大戰中能夠逆轉勝! |
穿戴式電子產品迅速發展,未來能否取代智慧型手機,最重要的關鍵就在於電池大小及續航力。由於傳統鋰電池無法符合穿戴式裝置輕薄體積的設計需求,各國電池廠商紛紛投入新世代的鋰電池技術開發,除了助攻穿戴式電子產品突破設計與銷售困境,更重要的是著眼於全球鋰電池的市場大餅。
2018年 全球鋰電池產量將達7,700萬美元
根據IHS Technology市場研究報告,穿戴式產品的全球出貨量可在2018年達到5,600萬台,而全球電池的產值將從2014年的600萬美元,迅速成長至2018年的7,700萬美元,營收成長正來自於穿戴式產品的挹注。
圖一、2014-2018年全球穿戴式裝置電池產值預測(單位:百萬美元)
資料來源:IHS
依據日本技術系統研究所 (Technology System Research)在2013年Q2的調查報告,2012 年至2018年全球二次鋰電池的年平均成長率約8~10%,從2012年全球市場需求總計43億顆,預估至2018年將提高到62億顆以上,應用市場仍然以 3C電子產品與電動車輛為主。而隨著全球智慧型手機與平板電腦成長動能趨於平緩,智慧型眼鏡、穿戴式電子裝置、智慧型手環、智慧手錶將會是下一波最有發展潛能的電子產品。
不過,穿戴式裝置現階段主要關鍵問題在於電池續航量不足,若能持續降低耗電量,拉長穿戴式裝置續航力,穿戴式裝置市場才可能有突破性的發展。為了滿足消費者長時間使用穿戴式裝置需求,高能量鋰電池需求是最亟需解決的技術瓶頸。
韓廠鋰電池出貨量全球最大 日廠增產追趕
在2000年之前,日廠曾在全球鋰離子電池市場囊括約九成市佔率,在專利申請上也屬日本廠商布局最積極(詳見附錄「鋰離子電池專利數量分析」),但隨著三星SDI、LG化學等韓廠異軍突起,2011年韓國終於超過日本成為全球第一大。但從2014年開始,日本和韓國出貨量首度呈現縮小,日廠正在努力追趕韓廠,希望能重新奪回鋰離子電池龍頭的榮耀,包括電子零組件廠商日本TDK株式會社,預定在2016 年度上半年內將鋰離子電池年產能提高四成;日立製作所(Hitachi)旗下電池製造子公司Hitachi Maxell,也計畫新增產線,將穿戴裝置用鋰離子電池產能提高三成(註1)。
日本大廠松下(Panasonic)不僅是電動車動力鋰電池的主要供應商(可參考北美智權報先前文章「2014年電動車產量遽增67% 動力鋰電池需求將引領市場十年」),在3C鋰電池這塊當然不能缺席。Panasonic利用在資訊及通訊裝置上所使用的電池材料技術,以及參考鈕扣型電池與其他小型鋰電池的製造技術,開發出市場上最小的別針造型鋰離子電池CG-320,直徑只有3.5mm,高度約2公分,重約0.6公克,體積約是AAA電池的1/20,容量為13mAh。
圖二、Panasonic開發出市場上最小的別針造型鋰離子電池CG-320。
圖片來源:Panasonic Corporation
CG-320可作為筆狀或眼鏡等小型裝置的電池,不但可重覆充電,還具備近場通訊(NFC)及藍牙輸出能力。除了CG-320之外,Panasonic也正在開發另外兩款新電池,分別為容量30mAh、直徑4.5mm、高度2.5公分的CG-425,以及容量50mAh,直徑4.5mm及高度3.5公分的CG-435(註2)。
圖三、Panasonic 的CG-320電池可運用在各種小型的電子裝置上。
圖片來源:Panasonic Corporation
日韓搶推超薄大電池 台廠可走利基市場
過去日、韓及大陸電池大廠,主要聚焦於中、大型標準化的鋰電池產品研發與生產,但若將來穿戴式裝置取代智慧型手機、平板、NB成為當紅炸子雞,情勢將有所改變,穿戴式裝置受到產品尺寸限制,需要體積更小的鋰電池,日、韓鋰電池大廠優勢不再,這讓專注投入在小型、客製化鋰電池生產的台廠有機會趁勢而起,在穿戴式產品領域和日韓大廠互別苗頭。
興能:搶先布局微小化先進混成電池
興能高科技是台灣第一個將鋰電池導入商業化的廠商,結合傳統的鋰離子電池極板技術與鋰高分子電池封裝技術之優點,免加上自行開發之電解液、界面黏著技術、活化及製程技術,研發出獨有的先進混成電池(Advanced Hybrid Battery, AHB )。
圖四、先進混成電池的應用領域相當寬廣,正符合現今資訊產品「輕、薄、短、小」的趨勢。
圖片來源:興能高科技
專攻中小型鋰聚合物電池(Lithium Polymer Battery)應用市場的興能高科技,產品主要運用於藍牙耳機,近年來投入適用於穿戴裝置產品應用的小型、異型化電池研發,並在微小化、半月形、圓柱形、曲面等形狀上逐漸取得研發成果。根據興能提供的數據,去年鋰電池出貨量已達數百萬顆,並將高分子鋰電池大量用在智慧健康手環。雖然2014年興能鋰電池應用仍以藍牙耳機占53%為最大宗,但穿戴式裝置已經以24%躍居次位,醫療、無線鍵盤及搖桿等電腦周邊、手機周邊等非藍牙應用市場約占23%。展望未來兩年,應用於穿戴式裝置、醫療裝置等供貨量與市占率將持續放大。
因應穿戴式裝置的小型化趨勢,電池勢必朝微小化發展,而興能開發出的曲面電池,有別於日、韓與大陸等電池廠家的設計,採用4.35V高電壓設計,具備穩定的曲面形狀,提升了電池的體積能量密度,循環充放電壽命可超過1,000次,不會因為電池充放電使用後,造成電池曲度產生變化,目前興能高科技除了在台灣已獲得13筆的鋰電池專利技術,也正在歐、美等國申請專利。
圖五、興能高科技已公告之台灣專利數量共13筆。
AN/(興能高科技股份有限公司
資料來源:Patentcloud(統計時間:2015/7/14)
輝能:超薄軟板鋰陶瓷電池FLCB
除了興能的曲面電池之外,台灣輝能科技也已發表「超薄軟板鋰陶瓷電池」 (FPC Lithium-Ceramic Battery , FLCB),以固態鋰陶瓷電解質(Lithium-Ceramic electrolyte)取代傳統電池內的電解液,並結合軟性電路板基材,製造出可自由彎曲、不會漏液、無可燃物質、在受到穿刺、撞擊、切割後仍能安全放電的軟性電池。FLCB電池還可以像紙一樣任意彎曲,厚度最薄可達0.36mm。
圖六、輝能科技的「超薄軟板鋰陶瓷電池」,不但超薄且可彎曲。
圖片來源:輝能科技
在應用上,FLCB因有超薄且可彎曲的特性,特別適合穿戴式電子、時尚的穿戴電源、智慧手表/手環、智慧衣、智慧鞋、智慧眼鏡、溫度貼片、GPS追蹤感測器、溫度標籤、智慧顯示卡、多功能卡、交通顯示卡、IOT物聯網、電子菸、電子筆、健康照護等相關應用,讓穿戴式產品開啟更多設計上的可能性。
圖七、輝能科技已公告之台灣專利數量共11筆。
AN/(輝能科技股份有限公司)
資料來源:Patentcloud(統計時間:2015/7/14)
穿戴式裝置系統設計空間吃緊,鋰電池擺放的位置又缺乏彈性,對於電池技術的要求更加嚴峻。因為具備超薄、可撓曲和安全性,FLCB電池創造出一般鋰電池做不到的新應用,例如以射出成型製程將FLCB一體成形,利用錶帶空間為次要電池,搭配手錶主體內建鋰電池,延長智慧手錶的續航力;或是以智慧型手機的皮套作為行動電源,抑或生物醫療用的溫度貼片、超薄的晶片顯示智慧卡,都是FLCB在穿戴式電子裝置主推的應用範疇。儘管目前FLCB電池供應鏈尚不成熟,仍以支援性功能為主,未來努力的方向是能提高能量密度,並解決成本問題,只要價格趨近於現在的鋰電池,將有機會成為穿戴式裝置的電池解決方案。
圖八、輝能科技的「超薄軟板鋰陶瓷電池」可應用於穿戴式裝置。
圖片來源:輝能科技
備註
- 資料來源:MoneyDJ新聞2015年7月1日「形勢將反轉?日鋰電池廠嗆韓廠、齊步進入增產模式」。
- 參考資料:「Panasonic Commercializes the Industry's Smallest*1 Pin Shaped Lithium Ion Battery」。
附錄、鋰離子電池專利數量分析
表一、美國專利商標局(USPTO)公開發明專利/摘要關鍵字:Lithium Ion Battery
專利總數:920,887
排名 |
公司名稱 |
專利數 |
1 |
International Business Machines Corporation(美國) |
11,397 |
2 |
Samsung Electronics Co., Ltd.(韓國) |
10,667 |
3 |
Kabushiki Kaisha Toshiba(日本) |
9,741 |
4 |
Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.(日本) |
8,167 |
5 |
Canon Kabushiki Kaisha(日本) |
7,810 |
6 |
Sony Corporation(日本) |
6,982 |
7 |
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha(日本) |
5,615 |
8 |
FUJIFILM Corporation(日本) |
4,948 |
9 |
Panasonic Corporation(日本) |
4,671 |
10 |
Seiko Epson Corporation(日本) |
4,493 |
資料來源:Patentcloud(統計時間:2015/7/14)
表二、歐洲專利局(EPO)公開專利/摘要關鍵字:Lithium Ion Battery
專利總數:297,582
排名 |
公司名稱 |
專利數 |
1 |
CANON KABUSHIKI KAISHA |
3,866 |
2 |
TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA |
3,515 |
3 |
SONY CORPORATION |
2,948 |
4 |
MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD. |
2,625 |
5 |
Hitachi, Ltd. |
2,500 |
6 |
KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA |
2,483 |
7 |
FUJIFILM Corporation |
2,226 |
8 |
Samsung Electronics Co., Ltd. |
2,216 |
9 |
Panasonic Corporation |
2,209 |
10 |
International Business Machines Corporation |
2,183 |
資料來源:Patentcloud(統計時間:2015/7/14)
表三、中國知識產權局(SIPO)公開發明專利/摘要關鍵字:Lithium Ion Battery
專利總數:25,878
排名 |
公司名稱 |
專利數 |
1 |
松下電器產業株式會社 |
363 |
2 |
株式會社半導體能源研究所 |
314 |
3 |
台灣積體電路製造股份有限公司 |
302 |
4 |
株式會社東芝 |
299 |
5 |
三星SDI株式會社 |
298 |
6 |
索尼公司 |
237 |
7 |
索尼株式會社 |
211 |
8 |
交互數位專利控股公司 |
210 |
9 |
豐田自動車株式會社 |
197 |
10 |
三星電子株式會社 |
196 |
資料來源:Patentcloud(統計時間:2015/7/14) |
作者: |
吳碧娥 |
現任: |
北美智權報資深編輯 |
學歷: |
政治大學新聞研究所 |
經歷: |
驊訊電子總經理室特助
經濟日報財經組記者
東森購物總經理室經營企劃 |
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