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計的要求，促使薄膜電池技術日益受到市場重視。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)方式大量加工，降低其制造成本。

自可攜式電子產品蓬勃發展以來，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潮。穿戴式裝置不僅能使用于資訊娛樂、運動健身、醫療照護及工業/軍事等四大范疇，其更能配合手持式裝置運用，使行動使用更加多元，進而帶動穿戴式裝置市場與相關產業鏈的新興商機，是產業中極具發展價值的范疇。

迎合穿戴式裝置設計薄膜電池技術日益精進

薄膜電池基礎技術的開發，來自橡樹嶺國家試驗室(OakRidgeNationalLaboratory，ORNL)。橡樹嶺國家試驗室明確定義薄膜電池為鋰離子電池的一種，系透過射頻磁控濺射和熱蒸鍍的方式，做為正極、電解質和負極層的制造，其厚度小于數微米。然而，這種技術缺點是制程復雜、設備價格昂貴、電池容量僅Ah范圍，因此，難以大量加工，也無法因應穿戴裝置需求。

近來薄膜電池產業競爭廠商數量與日俱增，且各有所長。技術主要以固態電池與高分子基兩大技術為主。固態薄膜電池大部分仍使用ORNL開發技術，正極為鋰氧化物；負極為鋰金屬；鋰磷氧氮化物(LiPON)為電解質，并利用濺鍍或沉積方式，使電極材料附著于各陶瓷、半導體、金屬箔或塑料基材上。全球使用這種技術的公司，包括Cymbet、Excellatron、InfinitePowerSolutions、Solicore等。

其中，Solicore使用PolymerElectrolyte(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，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，亦有固態電池廠商開發專有技術，用于加工奈米厚度的涂層。此辦法稱為氣相沉積凝固法(VDS)，其提供傳統真空、電漿和雷射技術，以控制薄膜結構在原子級等級。相較現有辦法，氣相沉積凝固法能同時達到較快蒸發和沉積速度，但最主要的缺點仍是制造成本相當高，導致市場無法接受。全球薄膜電池廠商產品與規格比較表，如表1所示。

有別于傳統固態電池制造辦法，較新穎的可撓曲薄膜電池制造技術，從設計層面來看，新可撓曲薄膜電池擁有固態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，能使電池表現像液態電池一樣，并且沒有安全問題，另外，核心技術是利用碳酸酯類化合物高黏度溶劑，如圖1化學式1所示。

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

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