Интернет вещей (Internet of Things, IoT), сети беспроводных и проводных интеллектуальных датчиков, системы RFID (Radio Frequency Identification) и High Function RFID – примеры того, как интеллектуальная электроника буквально заполоняет все сферы нашей жизни. Однако реализация перечисленных технологий была бы невозможна без прорывных решений в области создания и производства уникальных элементов питания. Ярким примером таких решений служат сверхтонкие твердотельные литиевые аккумуляторы EFL700A39 от ST Microelectronics, выполненные по технологии EnFilm. Их толщина всего 200 мкм!
 |
|
| Рис. 1. | Сверхтонкие твердотельные литиевые аккумуляторы EFL700A39 от ST Microelectronics. |
Чтобы понять всю уникальность EFL700A39, следует провести очень простой эксперимент. Возьмите стандартный лист бумаги A4 (80 г/м2). Сложите его вдвое. Посмотрите на толщину этого двойного листа – она будет немногим более 0.2 мм. Вот, примерно, такой толщиной и обладают EFL700A39!
Несмотря на такой удивительный результат, EFL700A39 отличаются и вполне приличной емкостью в 0.7 мА∙ч при номинальном напряжении 3.9 В, а максимальный импульсный ток составляет 10 мА. При этом EFL700A39 допускают последовательное и параллельное включение нескольких элементов для увеличения нагрузочной способности и емкости.
Кроме того, новые аккумуляторы характеризуются большим сроком службы, простотой эксплуатации и высокой безопасностью. Они не горят и не взрываются.
Все эти достоинства достигаются благодаря уникальной технологии EnFilm. Она подразумевает использование многослойной структуры, включающей слюдяное основание, клеящий слой, катод LiCoO2, твердый электролит LiPON, литиевый анод, слюдяное защитное покрытие (Рис. 2). Здесь стоит еще раз подчеркнуть, что, несмотря на обилие слоев, номинальная результирующая толщина составляет всего 200 мкм, а максимальная не превышает 220 мкм!
 |
|
| Рис. 2. | Структура EnFilm аккумуляторов от ST Microelectronics. |
Срок службы EFL700A39 достигает 4000 циклов заряда-разряда, при этом заряд производится постоянным напряжением. Аккумуляторы с легкостью встраиваются в системы питания различных устройств. Они могут быть как единственным элементом питания (в смарт-картах и датчиках), так и вспомогательным источником, например, в устройствах, использующих непостоянную энергию света или тепла (Рис. 3).
 |
|
| Рис. 3. | Использование EFL700A39 в системах с питанием от солнечных батарей. |
Потенциальный спектр применения аккумуляторов EnFilm чрезвычайно обширен: IoT, автономные датчики, смарт-карты, RFID, медицинские системы, портативная электроника и т.д.
EFL700A39 уже применяются в реальных устройствах (Рис. 4). С их помощью созданы умные часы с рекордной толщиной всего 1 мм, смарт-карта с автономным питанием от двух аккумуляторов, промышленный датчик температуры, разработанный совместно ST Microelectronics и компанией Micropelt. Последний датчик интересен тем, что использует комбинированное питание от термогенератора и EFL700A39.
 |
|
| Рис. 4. | Конкретные примеры существующих решений, использующих EFL700A39. |
Для быстрого знакомства с новой технологией аккумуляторов EnFilm и конкретно EFL700A39, компания ST Microelectronics предлагает использовать готовый набор EFL700EVALKIT (Рис. 5).
EFL700EVALKIT включает в себя две платы: плату силового преобразователя (power management board, PMB) и плату нагрузки (load board, LB).
Плата преобразователя имеет на борту: аккумулятор EFL700A39, микросхемы, обеспечивающие заряд и регулирование напряжения, схему защиты от глубокого разряда, систему заряда от внешних источников или USB, суперконденсатор для обеспечения повышенных импульсных токов. Плата преобразователя может быть заказана отдельно с индексом EFL700PMB.
Плата нагрузки содержит набор нагрузок с возможностью подстройки и имитации пульсирующего потребления. Кроме того, на этой же плате расположены аналоговый амперметр и цифровой вольтметр. С помощью них можно измерять ток через аккумулятор, ток внешнего источника, напряжение аккумулятора.
 |
|
| Рис. 5. | Ознакомительный набор EFL700EVALKIT от компании ST Microelectronics. |
Без сомнения, технология EnFilm от ST Microelectronics и аккумуляторы, построенные на ее основе, имеют очень широкие перспективы использования.
Характеристики аккумуляторов EFL700A39 и EFL700A39-RL (поставка в ленте):
- емкость: 0.7 мА∙ч;
- номинальное напряжение: 3.9 В;
- рабочее напряжение: 3.0…4.2 В;
- внутреннее сопротивление: 100 Ом;
- максимальный импульсный ток: 10 мА;
- диапазон рабочих температур и температур хранения: –20 … +60 °C;
- падение емкости: 20% за 10 лет;
- габариты: 25.7 × 25.7 × 0.2 мм.
Характеристики ознакомительного набора EFL700EVALKIT:
- используемый аккумулятор: EFL700A39;
- комплект поставки: плата нагрузки (LB), плата преобразователя (PMB);
- измерительные приборы на плате нагрузки: аналоговый амперметр, цифровой вольтметр;
- измеряемые параметры: ток через аккумулятор, ток внешнего источника, напряжение аккумулятора;
- тип имитируемой нагрузки: постоянная (подстраиваемая), импульсная (подстраиваемая)
- заряд аккумулятора: от внешнего источника, от USB.
О компании
ST Microelectronics была создана в 1987 при слиянии двух гигантов электронной отрасли: итальянской SGS Microelettronica и французской Thomson Semiconducteurs. Полноценное использование новой торговой марки ST Microelectronics было начато в 1994 году. Сейчас ST Microelectronics – один из крупнейших разработчиков и производителей электронных компонентов и готовых решений в самых различных областях электроники (автомобильная, промышленная, потребительская, медицинская).
Компания является признанным лидером сразу в нескольких сегментах рынка: компоненты для промышленных приложений, MEMS-компоненты, печатающие головки для струйных принтеров, интегральные схемы для автомобильной электроники и т.д. В 2014 году выручка компании составила более 7.4 миллиардов долларов.
STMicroelectronics – это 43,600 сотрудников, 11 заводов, исследовательские центры в 10 странах мира, офисы продаж и официальные дилеры по всему миру.
Посмотреть подробные характеристики твердотельных тонких аккумуляторов INFILM
