運用卷對卷制程　薄膜電池輕薄又可靠

　　穿戴式裝置對輕薄外形設(shè)計的要求，促使薄膜電池技術(shù)日益受到市場重視。最新的薄膜電池使用碳酸酯類化合物高黏度溶劑與低黏度內(nèi)酯類化合物溶劑，達到可撓曲、高安全性及高容量密度，并能利用卷對卷(Roll-to-roll)方式大量生產(chǎn)，降低其制造成本。

　　自可攜式電子產(chǎn)品蓬勃發(fā)展以來，可撓曲薄膜電池已受高度重視，包括交通運輸用悠游卡片、安全機制用識別器、無線通訊用傳輸器、金融交易用智慧卡、電子錢包，以及美容醫(yī)療貼布等，都須大量使用可撓曲薄膜電池。

　　此外，自2013年Google推出智慧眼鏡；索尼(Sony)、三星等推出智慧手表，便引爆穿戴式裝置的風(fēng)潮。穿戴式裝置不僅能應(yīng)用于資訊娛樂、運動健身、醫(yī)療照護及工業(yè)/軍事等四大領(lǐng)域，其更能配合手持式裝置運用，使行動應(yīng)用更加多元，進而帶動穿戴式裝置市場與相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的新興商機，是產(chǎn)業(yè)中極具發(fā)展價值的領(lǐng)域。

　　迎合穿戴式裝置設(shè)計　薄膜電池技術(shù)日益精進

　　薄膜電池基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)，來自橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory， ORNL)。橡樹嶺國家實驗室明確定義薄膜電池為鋰電池的一種，系透過射頻磁控濺射和熱蒸鍍的方式，做為正極、電解質(zhì)和負(fù)極層的制造，其厚度小于數(shù)微米。然而，這種技術(shù)缺點是制程復(fù)雜、設(shè)備價格昂貴、電池容量僅Ah范圍，因此，難以大量生產(chǎn)，也無法因應(yīng)穿戴裝置需求。

　　近來薄膜電池產(chǎn)業(yè)競爭廠商數(shù)量與日俱增，且各有所長。技術(shù)主要以固態(tài)電池與高分子基兩大技術(shù)為主。固態(tài)薄膜電池大部分仍使用ORNL開發(fā)技術(shù)，正極為鋰氧化物；負(fù)極為鋰金屬；鋰磷氧氮化物(LiPON)為電解質(zhì)，并利用濺鍍或沉積方式，使電極材料附著于各陶瓷、半導(dǎo)體、金屬箔或塑料基材上。全球使用這種技術(shù)的公司，包括Cymbet、Excellatron、Infinite Power Solutions、Solicore等。

　　其中，Solicore使用Polymer Electrolyte(PME)的專利，以涂布方式制造薄膜電池；而Cymbet則用原有ORNL提供的技術(shù)，以較低溫(100℃)方式制造電池，因此，薄膜沉積的基板將能有更多基材選擇，特別是能納入柔性基板。

　　另外，亦有固態(tài)電池廠商開發(fā)專有技術(shù)，用于生產(chǎn)奈米厚度的涂層。此方法稱為氣相沉積凝固法(VDS)，其提供傳統(tǒng)真空、電漿和雷射技術(shù)，以控制薄膜結(jié)構(gòu)在原子級等級。相較現(xiàn)有方法，氣相沉積凝固法能同時達到較快蒸發(fā)和沉積速度，但最主要的缺點仍是制造成本相當(dāng)高，導(dǎo)致市場無法接受。全球薄膜電池廠商產(chǎn)品與規(guī)格比較表，如表1所示。

　　有別于傳統(tǒng)固態(tài)電池制造方法，較新穎的可撓曲薄膜電池制造技術(shù)，從設(shè)計層面來看，新可撓曲薄膜電池?fù)碛泄虘B(tài)電池超薄厚度的特性，還可提供電池耐撓曲功能，具高安全性、高容量密度等特色。拓志光機電透過專利技術(shù)，能使電池表現(xiàn)像液態(tài)電池一樣，并且沒有安全問題，另外，核心技術(shù)是利用碳酸酯類化合物高黏度溶劑，如圖1化學(xué)式1所示。

　　

　　圖1　化學(xué)式1為利用碳酸酯類化合物高黏度溶劑的核心技術(shù)；化學(xué)式2則表示低黏度內(nèi)酯類化合物溶劑搭配使用。

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