近年來(lái)，智能可穿戴設(shè)備快速發(fā)展，為扣式鋰離子電池提供了較大的市場(chǎng)需求。據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)預(yù)測(cè)，2019年全球可穿戴設(shè)備出貨量同比增長(zhǎng)逾70%，原因是平均售價(jià)下降，以及可聽(tīng)設(shè)備銷量上升。2019年的出貨量預(yù)計(jì)達(dá)到3.052億臺(tái)，增長(zhǎng)71.4%，其中TWS耳機(jī)將達(dá)到1.394億臺(tái)，電池約占TWS耳機(jī)成本的20%左右。

目前，生產(chǎn)扣式鋰離子電池的企業(yè)，除了德國(guó)瓦爾塔（Varta）、重慶紫建電子（VDL）外，惠州億緯鋰能、廣州鵬輝能源也已快速切入該市場(chǎng)，并正在快速擴(kuò)充生產(chǎn)能力。隨著扣式鋰離子電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手應(yīng)高度重視核心專利技術(shù)開(kāi)發(fā)和保護(hù)。

扣式鋰離子電池，其外形呈紐扣狀，厚度與直徑之比小于一，廣泛應(yīng)用于TWS耳機(jī)等智能可穿戴領(lǐng)域。

扣式鋰離子電池外形

目前市場(chǎng)上的扣式鋰離子電池主要有兩種技術(shù)路線，其一是卷繞式，由德國(guó)Varta（瓦爾塔）公司持有眾多相關(guān)的特征專利；其二疊片式，由重慶市紫建電子股份有限公司（VDL）持有疊片式特有的多項(xiàng)技術(shù)專利。

德國(guó)Varta公司，從2009年開(kāi)始開(kāi)發(fā)卷繞式扣式鋰離子電池，其典型特征是電池內(nèi)部的卷芯采用卷繞技術(shù)：

采用卷繞技術(shù)的VARTA電池結(jié)構(gòu)

VARTA公司在全球布局了卷繞扣式電池的多項(xiàng)專利，幾乎涵蓋了卷繞式扣式鋰離子電池的全部基本特征，技術(shù)方向很難繞開(kāi)其專利范圍。摘錄部分如下：

重慶紫建電子股份有限公司（VDL）擁有15年的鋰離子電池研發(fā)、制造和銷售經(jīng)驗(yàn)，從2014年開(kāi)始研發(fā)扣式鋰離子電池，獨(dú)創(chuàng)疊片式扣式鋰離子電池技術(shù)，于2016年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。VDL扣式鋰離子電池，內(nèi)部采用疊片式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如下圖：多層疊片式結(jié)構(gòu)，內(nèi)阻更低：

采用疊片式結(jié)構(gòu)的VDL電池結(jié)構(gòu)

VDL系列扣式鋰離子電池外觀如下圖：

VDL扣式鋰離子電池，直徑D在7.0~16.0mm之間，厚度H較小，在3.0~7.0mm之間。正極主要成分是鈷酸鋰，負(fù)極主要成分是石墨，電解質(zhì)主成分是六氟磷酸鋰，隔膜材質(zhì)是PE，外殼采用不銹鋼。標(biāo)稱電壓3.70~3.88V，滿充電壓4.20~4.45V；最大充電電流2~3C，最大放電電流2C，循環(huán)壽命500周容量保持80%以上，工作溫度-20~60℃。

與卷繞式電池相比，VDL扣式鋰離子電池內(nèi)阻低40%以上，以1254扣式電池為例（直徑12mm,厚度5.4mm），VDL疊片電池內(nèi)阻250mΩ，Varta卷繞式扣電是400 mΩ。

下圖為Varta卷繞式1254電池結(jié)構(gòu)，正片寬度4.0mm，負(fù)極片寬度4.5mm，隔膜6.0mm，軸向空間利用率較低。

下圖為VDL疊片1254電池結(jié)構(gòu)：徑向空間的外側(cè)正極片空出約1.0mm，用于隔膜空間和負(fù)極包覆正極的安全設(shè)計(jì)，因此徑向空間利用率比卷繞式結(jié)構(gòu)低15%；而軸向厚度4.8mm以上，高出卷繞電池正極4.0mm寬度約20%以上。根據(jù)計(jì)算分析，與卷繞式電池相比，VDL扣式鋰離子電池綜合能量密度有望高5%以上。

卷繞電池

以VDL1254電池為例（直徑12mm,厚度5.4mm），目前量產(chǎn)60mAh-4.2V；2020年內(nèi)可開(kāi)發(fā)75mAh-4.2V的高容量產(chǎn)品，2021年內(nèi)可開(kāi)發(fā)出85mAh-4.2V的超高能量電池。

高電壓方向 ：2020年開(kāi)發(fā)出70~80mAh-4.4V，2021年開(kāi)發(fā)出90mAh-4.45V的扣式鋰離子電池產(chǎn)品。

VDL在疊片式扣式鋰離子電池上布局了眾多專利，包括電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、安全設(shè)計(jì)等，部分摘錄如下：

經(jīng)過(guò)4年的研發(fā)投入和市場(chǎng)考驗(yàn)，VDL的扣式電池系列，已大量應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外一流品牌TWS耳機(jī)等智能可穿戴產(chǎn)品，以其性能優(yōu)良、交期服務(wù)的優(yōu)勢(shì)贏得眾多客戶的好評(píng)，隨著研發(fā)的大量投入和工藝自動(dòng)化提升，產(chǎn)品綜合性能已立于國(guó)內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先地位。

中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)

2020年5月12日