固態電池就是以固態電解質取代傳統有機電解液的電池。相比采用有機電解液，固態電池有很多獨特的優點，首先可以避免因過度充電、內部短路使電解液過熱導致的爆炸、自燃等危險，安全性大幅提高；其次，因為內部固態，在封裝形式上可以大大簡化，并可高度集成，以滿足不同的應用需求。固態電解質的傳導速度比液態電解質快也使固態電池能實現更高的電壓輸出。固態電池還具有更長的使用壽命。

這些突出的優點使人們對固態電池的關注和研究興趣不斷增強。日本和韓國的不少知名企業已經開展了可商用固態電池技術的研發，也推出了一些產品。固態電池的優勢還特別適合混合和電動汽車對電池的特別需求。長久以來，電池技術一直是電動汽車發展的主要瓶頸。固態電池技術有可能成為一個突破點。

Cymbet的EnerChip可充電固態電池方案

目前業界對大容量、高電壓的固態電池技術報道較多，對微型、低電壓的固態電池技術報道很少。是不是這種微型的低電壓固態電池解決方案還沒有成熟地推向市場？近日，Cymbet公司，一家僅有38位員工的美國公司，向業界介紹了他們的微型可充電固態電池解決方案EnerChip。EnerChip將可充電的固態電池與電源管理IC、時鐘管理RTC集成在一個芯片上，能夠以表面貼裝SMT封裝或裸晶片形式提供給不同需求的用戶，而且尺寸非常小，最大尺寸9mm×9mm，最小僅4mm×4mm。除了電池芯片外，Cymbet還提供EnerChip能量處理器，同EnerChip電池芯片一起可以為一些自供電的系統提供智能化的能量采集電源管理。

由于采用了特殊的材料、制造技術和封裝技術，EnerChip可充電固態電池可以反復充電1000次，能夠在系統產品的整個生命周期中持續使用，而不需要換電池；EnerChip芯片不會有有害的化學物質或氣體泄漏，也不會燃燒，因為使用SMT和回流焊安裝，不需要電池座；EnerChip 還100%無細胞毒性，即使進入人體也不會產生有害物質和病變。

EnerChip可充電固態電池解決方案特別適合三大應用，一是系統備份電源，為系統中的MCU、實時時鐘、非易失存儲器提供備份電源，保證他們在電源故障時仍可正常工作；二是嵌入式電源，很多便攜及可穿戴式設備如醫療保健產品需要將電源嵌入到系統中甚至人體中去，要求微型和100%無細胞毒性；三是能量采集應用，如物聯網應用中的各個終端節點設備要求能夠從周圍環境采集能量實現自供電。

據Cymbet公司市場營銷副總裁Steve C. Grady介紹，目前Cymbet公司最大市場來自系統備份電源，約占48%。目前已經采用EnerChip 解決方案的終端應用產品包括：飛機艙內娛樂系統、線卡RTC備份電源、手持通信測試儀、GPS地圖系統、單板計算機、定時工業門鎖、工業RFID讀卡器等。

應用市場需求分析

備用電源市場是個很大的市場，據統計，全球每年用于電池或備用電池系統的紐扣電池銷量為400億個；每年實時時鐘和用戶定制的定時設備出貨量為10億個，其中50%以上需要備用電源；全球每年銷售的MCU達160億個，其中的16億個可追溯使用了EnerChip做備份電源。在上述市場中，EnerChip的目標是取代現在占主流的紐扣電池和超級電容。如果所有的紐扣電池和超級電容被EnerChip 可充電固態電池所取代，這個市場是不可限量的。相對于紐扣電池和超級電容，EnerChip可充電固態電池有許多優勢。首先，EnerChip可SMT安裝，前兩者都不行；低的自放電和穩定的輸出電壓，這一點超級電容不行；更小的尺寸、沒有有害的化學物質、內部供電管理、電源失效指示和集成的DC/DC轉換器，這些因素紐扣電池和超級電容都不具備。因此，EnerChip有信心取代這兩者在備份電池市場的位置。

嵌入式能源市場包括的應用有安全和探測設備、爆炸設備的電子保險絲以及可植入人體的醫療設備如眼科用品、貼片等。這些系統要求提供一個微型的可直接嵌入到系統中的能量存儲設備。EnerChip可通過標準的線鍵合或回流焊形式連接到系統板上，滿足多種不同的系統配置需求，比如既可以和系統IC并排，也可堆疊放置。目前市場火熱的可穿戴式設備是嵌入式能源的一個熱門市場。很多概念性的應用如醫療中的眼壓傳感器、太陽能智能隱形眼鏡等得以實現。太陽能智能隱形眼鏡內嵌了EnerChip的微型多功能超低功耗電源管理芯片和能量存儲模塊，還內嵌了太陽能模塊、傳感器、控制電路、無線模塊、顯示電路、天線等，能夠采集太陽能為眼鏡供電，處理和控制顯示圖像，并且通過無線方式可以和智能手機交互信息。

能量采集市場最適合的應用就是物聯網應用了。物聯網應用中各個無線傳感器節點、終端設備都需要自供電，隨時從周圍環境獲取能量，因此大大推動了能量采集市場的發展。預計能量采集市場出貨量在2018年將達到59億片，其中90%以上的無線傳感網應用若沒有能量采集功能都是根本無法實現的。

Cymbet 的EnerChip產品分為幾大類：可充電固態電池、集成電源管理IC（PMIC）的可充電固態電池、集成RTC（SPI或I2C）、PMIC和可充電固態電池的模塊、以裸晶片形式提供的上述產品、以及用于能量采集的能量處理器。為了用戶開發方便，Cymbet還提供了各種類型的開發板和評估板，以幫助用戶能夠快速推出他們的產品。

現在各行各業的電子設備，很少有不能聯網的了。從廣義的角度來看，EnerChip 的可充電固態電池方案所面向的絕大部分應用都可列入物聯網范疇。它很好地解決了物聯網設備對電源管理的需求：微型、長效、自供電、安全、穩定可靠、無毒無害，它將為物聯網應用的推廣發揮重要作用。

圖1 EnerChip可充電固態電池工作原理

圖2 太陽能智能隱形眼鏡概念