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5G时代!消费类电子电池技术亟需变革

2019-07-10 15:01:15 来源: 中国科技网

作者: 桂楷东

相信不少人在外游玩或者购物时,都遇到过手机电量不足、又无法找到地方充电的尴尬情景。

随着5G通信时代的到来,新一代消费电子产品迅猛发展,在高速率、大容量、低延时的通信技术革新背后,对于设备载电量的需求也将越来越高。

那么,面对当下不断升高的设备载电需求,适用于消费类电子设备的锂电技术有哪些新的研究进展?未来电池技术的革新方向又会朝哪里走去?

近日,业界知名专家——复旦大学化学系夏永姚教授、中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部周波主任接受了中国科技网采访,分享了5G通信时代全面到来对消费类电子电池技术带来的挑战与颠覆。

5G时代,万物互联离不开强劲“电量”

平板电脑、蓝牙音箱、智能手机、消费机器人……消费类电子产品种类不断增多,一方面,这些消费类产品的出现给人们带来了实实在在的便捷体验;另一方面,人们也会经常看到此类产品的实际使用者抱怨产品存在这样或那样的不尽如人意之处。

“5G时代的到来,绝不仅仅是网速的改变这么简单,背后离不开一系列的动力支撑体系。”中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部主任周波认为,如果说互联网让人与物之间的连接结合得更紧密,那么5G时代的到来,不仅提高了这种连接的速度,更是让物与物之间可以做出基础的配合。

“手机没电又遇上急事,这个时候我们就特别希望能够有一个电量超级多的手机电池。”周波介绍,目前市面上大多数的手机、平板电脑等移动电子产品使用的电池大多都是锂离子电池,虽然设计者一直通过各种方法让电池的容量不断变大,但与消费电子产品迅速的革新速度相比,依旧让人倍感劳心。

周波认为,万物互联的5G时代无疑将会带动各类移动装置对硬体效能的需求,包括手机、可穿戴类电子产品、物联网装置、无人机,等等。在此背景下,电池的续航能力能否支撑住5G带来的高速运算需求,将会是一个值得关注的重要课题。

产业创新,新一代电池技术落地尚未成熟

“目前,3c市场中技术较为成熟的电池就是钴酸锂,钴酸锂也是消费电子市场应用最广泛的正极材料。”复旦大学化学系教授夏永姚介绍,目前来说市面上主流的商业化锂电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料(镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)等,后三种主要需求在动力电池,钴酸锂更多是用在消费类电子领域。

对于消费类电子电池而言,夏永姚认为,锂离子电池的输入输出性能主要取决于电池内部材料的结构和性能,包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。而钴酸锂电池具有比重大、体积和重量能量密度都高等优点,因此成为消费类电子产品的最佳选择。

不过,随着5G时代的到来,消费电子产品不断推陈出新,人们对电池容量的需求也在直线升高,需要电池产品具有更大的灵活性、更长的运行时间、更低的成本和更高的安全性。消费电子设备本身的特性也对新一代电池技术提出了更为苛刻的要求,体积不断小型化和电池容量之间的矛盾,充放电速度与充放电次数之间的矛盾,等等都是亟待解决的问题。

“我们说新一代电池技术,主要是指以金属锂为代表的负极电池。”夏永姚认为,包括锂硫电池、锂空电池等都是下一代电池研究方向,尽管金属锂能量密度会很高,但仍然存在充放电过程中枝晶生成引起安全隐患及充放电库仑效率低的问题,尤其是锂空电池技术目前来看还是非常遥远的事情,锂硫电池技术也不成熟。因此他认为新一代电池技术在十年之内商业化落地不太可能。

对于企业而言,除了在现行技术框架下电池的稳定性和使用寿命上下足功夫之外,更需要有前瞻性的技术革命意识,不断加大对新材料和新型电池技术的探索与研究,才能在5G到来之时立于不败之地。

此外,夏永姚还告诉记者,随着可穿戴设备为代表的的新型消费电子产业不断增加,对消费锂电池的需求也在进一步增加,而可穿戴设备通常使用的是固态锂电池的薄膜电池技术,薄膜电池在技术、工艺上基本上比较成熟,如银行卡、VR、手环等可穿戴设备等。根据艾媒咨询的预测,仅VR行业对锂电池需求规模到2020年预计将超过550亿元。

变革前夜,快充技术与共享充电宝的空间

谈及消费类锂电池的未来,周波认为有两大发展趋势:一是技术创新,如加大对正负极材料的替代研究,满足消费类用户对电池体积与容量的双重要求;二是安全性能,对于大容量、高密度的电池新技术从实验室走向商用市场时需保持更加审慎的态度。

目前,市面上为了满足用户对续航指标的需求,当下众消费类电子商家本身也在尝试从多方面来提升电池的使用体验,比如手机领域知名的快充技术,中国的华为、OPPO、Vivo在这一领域都有着出色的表现。

“绝大多数的手机都采用了快充技术,这一技术相当普及。”周波认为,快充技术采用了高电压的电流,通过提升充电的电压,最终提升手机的充电速率,从而缩短手机的充电时间,因而在充电速度上得到了明显的提升。

“传统锂电池与快充技术的结合,虽然不是最新的技术,但它却是容易实现的一种电池搭配。”周波表示,尽管快充技术作为电池技术全面革命到来之前的一项替代方案,但其本身也有一些无法避免的劣势——电池正极结构其实是很脆弱的结构,大电流充放电会造成颗粒破碎,破碎后表面积增大、电解液覆盖不足,就会导致电池容量缩小、寿命减短。

虽然具有革命性的新一代电池技术在十年之内商业化落地不太可能,但随着5G时代的到来,高清影音通话、大功率的物联应用等必将给手机等消费电子增加难以想象的压力。在电池技术亟需系统性变革的前夜,除了刚刚提到的快充技术,国内创投市场目前选择用共享充电宝的模式来解决用户的手机电量续航问题也不失为一项有益的尝试。

锂硫电池结构示意图

【生物医药领域“达沃斯论坛”——第三届官洲国际生物论坛将在6月10日举办】

全球生物医药产业再度进入“广州时间”。6月10日至12日,素有“生物医药产业风向标”之称的第十二届中国生物产业大会将于广州召开。在此期间的6月10日,被誉为生物医药领域“达沃斯论坛”的官洲国际生物论坛将于广州国际生物岛举办。

从2017年7月3日举办第一届起,官洲国际生物论坛宣告永久落户广州国际生物岛(原官洲岛),每年一届。历时三载,广州高新区、广州开发区、黄埔区以广州国际生物岛为载体,将官洲国际生物论坛打造成立足珠三角、服务全国、影响世界的生物技术与产业交流和合作发展平台,成为行业顶级智库品牌,引领广州市生物产业乃至其他战略性新兴产业的转型升级。

这三年来,以广州高新区、广州开发区、黄埔区生物医药产业跨越式发展为驱动力,产业链、价值链、创新链、供应链、人才链整合一体不断向广州集聚。广州,已经成为全球生物医药产业创新版图中的一股新生力量。

院士大咖云集 共谋大湾区产业前景
本次第三届官洲国际生物论坛由广州市政府主办、广州开发区管委会承办,论坛主题为“聚焦生物经济,共谋湾区创新”,将于6月10日下午在广州国际生物岛酒店举办。

一场生物医药业界的年度盛会即将来袭。在这里,世界最前沿的技术、全球格局下的产业、国际与国内各路资本、海内外精英才俊将激荡碰撞,带来最强大脑风暴,呈现新趋势下的产业脉动,聚焦粤港澳大湾区建设。

截至记者发稿,第三届官洲国际生物论坛拟出席嘉宾及报名的专业观众已达到600多位,会议规模盛况空前,受到海内外生物医药行业的广泛关注。目前已确定出席大会的两院院士有中国科学院院士、西湖大学校长施一公,中国科学院院士、前同济大学校长裴钢,中国科学院院士、中国科学院大学副校长徐涛,中国科学院院士、中国军事科学院副院长贺福初,中国科学院院士苏国辉,中国工程院院士钟南山、姚新生等10多位;还邀请到中国科学院广州生物医药与健康研究院学术院长裴端卿,龙沙生物制药科技公司高级副总裁Karen Fallen,绿叶生命科学集团执行主席刘殿波等国内外生物医药领域的著名院士级科学家及优秀企业家;以及强生、默克、赛默飞、安捷伦等世界500强跨国公司在华高管及研究机构的CEO。此外,高瓴资本副总裁、IDG资本合伙人等金融业专家也将到会。

报名参会的不乏海外生物医药行业专家。如,由以色列工贸部前首席科学家、局长ShukiGleitman带领的以色列代表团,以及由前苏联国家航天指挥中心高级工程师、中俄国际科技合作专家刘维宁先生带领的俄罗斯代表团,还有曼彻斯特大学NHS维森医院真菌参比实验室中心主任Malcolm Richardson、瑞典政府孵化器公司高级副总裁Thomas Unt等。

论坛特邀来自香港中文大学、香港大学、澳门科技大学等港、澳知名大学的校领导前来交流。围绕“聚焦生物经济,共谋湾区创新”的主题,一些与会嘉宾将结合各自的研究领域进行主题发言,共同探讨粤港澳大湾区生物医药产学研发展。
此外,论坛将举行粤港澳大湾区高性能医疗器械创新中心项目揭牌、香港中文大学与广州再生医学与健康广东省实验室联合打造高等研究院项目签约,以及广州再生医学与健康广东省实验室器械项目启动活动。
在6月9日晚上,官洲生命科学圆桌会将于广州国际生物岛举行。圆桌会邀请政府官员与全球生物产业领域专家学者、企业“掌舵者”以及资本市场等各界大咖40位,以“圆桌”会议形式探讨全球生物医药产业格局下广州的发展策略。
6月11日,官洲国际生物论坛还将举办两场精彩的分论坛活动。其中一场为创新生物医药投融资论坛,邀请全国创新生物医药创业投资服务联盟的20个理事单位CEO参会,共同探索粤港澳生物医药产业投资商机,同期安排有意向落户广州的8个来自全国的优秀生物医药产业项目路演,促进投融资对接。另一场为中以“智慧医疗”高峰论坛,邀请以色列生物医药专家、国内外投资界和保险界高层,研讨智慧医疗产业发展的挑战和机遇。

官洲国际生物论坛闪耀世界
官洲国际生物论坛是广州市委、市政府主打的具有国际影响力的生物领域会议品牌。
由广州高新区、广州开发区、黄埔区牵头举办的首届官洲国际生物论坛于2017年7月举行。
论坛吸引了全球生物医药业界多位重量级人物现场交流、研讨,多场学术沙龙和主题论坛活动精彩纷呈,堪称国内生物医药领域的年度盛会,获得社会各界的广泛关注,在国际学术专业领域得到很大反响,官洲国际生物论坛品牌初步打响。
由此,广州市提出,“将官洲国际生物论坛打造成为生物科学领域的达沃斯论坛”,论坛每年举办一届,永久选址广州国际生物岛。
第二届官洲国际生物论坛于2018年11月15日举行,依旧由广州高新区、广州开发区、黄埔区举办。
此届论坛上,施一公、裴钢、陈新滋三大中国科学院院士,与GE核酸药全球产品负责人卡瑞娜·安德森围绕“粤港澳大湾区生命科学协同创新与发展”,在主题论坛上奉献了精彩的演讲,现场到会的企业、研究机构、投融资机构代表总人数超过500人。此外,论坛针对不同细分领域设置的六大分论坛、生物产业项目路演同期举行,多层次的专业深度交流进一步助力创新要素加速集聚。
论坛同时紧紧把握时代脉搏,聚焦社会热点。在第二届官洲国际生物论坛开幕式上,全国创新生物医药创业投资服务联盟成立启动,将推动生物医药技术创新与科技成果转化,打造全国创新生物医药专业投资生态圈。广州粤港澳大湾区生物医药产业促进会正式揭牌,将采用“政+企+学+研+临床+资本”相结合的创新合作模式,集聚大湾区生物产业创新资源,推动市场资源有效对接和高效整合,促进生物医药产业转型升级。
经过两届论坛的锤炼,官洲国际生物论坛已经成为广州生物产业名片,显露出与日俱增的国际影响力,不断提升广州市生物产业的品牌软实力和国际影响力。打造立足珠三角、服务全国、影响世界,聚焦全球生物产业发展的“达沃斯论坛”的初衷,已经实现。

全球生物医药产业进入“广州时间”
高端国际会议和论坛的举办,是体现一个城市发展水平的“晴雨表”。广州国际投资年会、亚欧互联互通媒体对话会、《财富》全球论坛、世界港口大会等重要国际会议先后“集结”广州,日益彰显广州作为重要国际交往中心的地位。
官洲国际生物论坛亦成为广州重要国际会议榜单中的一员。更为重要的是,借助官洲国际生物论坛和中国生物产业大会这样的高端专业平台,汇聚众多的国内外企业、科研院所、投融资机构等,将凝聚政府、产业界、金融界、学术界的共识与合力,促成深度的交流与合作,推动产业转型升级,实现创新驱动发展。

伴随首届官洲国际生物论坛举办以来的这几年,以广州高新区、广州开发区、黄埔区为代表,该区的生物医药产业实现了跨越式发展。这股强大的驱动力促使产业链、价值链、创新链、供应链、人才链整合一体不断向广州集聚,广州成为全球生物医药创新赛道上的一股新力量。
这三年来,近20家国内外龙头企业及国家级创新项目先后落户广州高新区、广州开发区、黄埔区。如投资22亿元的百济神州生物药项目使全球领先的抗癌药有望实现“广州造”,总投资21亿元的诺城健华广州发展中心将生产诺城健华具有自有专利的新药品种。GE生物科技园、绿叶生命科学产业园、赛默飞精准医疗客户体验中心、冷泉港广州生物医药产业基金、康方药业、恒瑞医药、龙沙集团等一批生物医药枢纽型项目不断聚拢该区……
以该区辖内的中新广州知识城、广州科学城、广州国际生物岛等创新板块为核心,这些世界级的生命科学项目渐次分布,一条产业带明晰显现,成为广州作为国家生物产业基地的最重要发展载体。
作为广州生物医药产业发展的核心区域,广州高新区、广州开发区、黄埔区已构建起“研发创新-孵化加速-高端制造-产业服务”的全产业链承载空间,拥有一批世界级企业、世界级人才、世界级研发机构、世界级平台,并于2018年4月获评中国“生物医药最佳园区奖”。
统计数据显示,该区聚集生物医药产业企业超过1000家,2018年实现营业规模超700亿元,占广州市60%。该区在基因检测、重组蛋白、细胞治疗、干细胞、组织工程、3D生物打印等领域已聚合引领未来的变革力量,形成全国第一梯队的研发机构,全国第一方阵的领军企业。
区内的中科院广州生物医药与健康研究院、华南生物医药研究院、复能基因等多家单位均主导或参与了国家重大专项。达安基因、贝恩医疗、金域检验、赛莱拉干细胞、燃石医学等20多家企业均为细分行业领域的龙头企业。广州再生医学与健康广东省实验室、迈普再生医学等机构正推动建设覆盖全环节的粤港澳大湾区高端医疗器械创新服务平台。
国际化的营商环境、强大的产业配套能力使广州高新区、广州开发区、黄埔区的“磁场”效应更为明显,千亿级新兴产业正在崛起,带动广州产业竞争力跨越式发展。
该区跻身生物医药产业发展全国第一梯队,正迈向具有全球影响力的生物医药健康产业重镇,代表广州参与全球竞争。

图一:建设生物岛粤港澳大湾区生命科学合作区,打造世界顶尖的生物医药研发中心。

图二:坐落于广州国际生物岛的广州金域医学检验集团公司,是全国规模最大的第三方医学检验机构。图为金域检验公司病理诊断中心。

图三:坐落于广州国际生物岛的广州金域医学检验集团公司,是全国规模最大的第三方医学检验机构。图为金域检验公司临床血液流式细胞检测中心。

广州广播全媒体记者 李婷婷,
通讯员黄于穗、李珺的报道。


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