3分钟充电80%,三星的S Pen手写笔是如何做到的?

摘要:北京时间20191120关于【3分钟充电80%,三星的S Pen手写笔是如何做到的?】的具体情况和说明,让www.yxlttc.cn新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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Galaxy Note 10的S Pen,采用的是一枚来自尼吉康、φ3x7Lmm尺寸的“小型锂离子可充电电池”

这是我们在前不久于日本千叶举办的CEATEC 2019展会上,尼吉康展位看到的一枚形似电容器的东西——它就是为这代S Pen供电的电池。这的确是一枚“小型锂离子可充电电池”,而如去年的Galaxy Note 9所用S Pen选择的则是EDLC,即电气双层电容器。

“Note 9的S Pen所用EDLC容量比较小,它只能满足类似于蓝牙传输之类的简单功能。”尼吉康展位现场的工作人员告诉我们。所以在Note 10实现更多样化功能的同时,是伴随储电器件的技术发展的,而不仅是传感器和处理器。

这张图横轴表示的是能量密度,就十分常见的锂离子可充电电池,简单地说它是指电池容量,即锂离子可充电电池容量可以很大,比EDLC电容器大得多;但在纵轴的功率密度方面,锂离子电池的瞬间输入输出性能,或者说充放电表现是极大弱于EDLC的,后者能够在瞬间放出很大电流。

“所以为了弥补这两种储能模块的缺点,我们开发了这种小型锂离子电池SLB。不仅兼顾瞬间输入输出的性能,同时又有一个相当于电容器五六十倍的大容量的一款产品。”所以我们会发现,这一代S Pen的续航表现更出色,同时3分钟就能大约充满80%电量。

用通俗的话来说,这种所谓的“小型锂离子可充电电池”就是介于超级电容器和锂离子电池之间的折中型产品。除了应用于S Pen这颗最小的电池,在尼吉康规划的产品中,φ8x11.5Lmm与φ12.5x40Lmm这两款也预计会在明年4月开始量产。如下图的其他尺寸,“如果市场的确有需求的话,我们也是可以生产的。”

若细看这类型的产品,尼吉康列举了其四大特点。其一是20倍的大电流:一般的锂离子电池只能达到1C或2C(C是用以表示充放电快慢的一种度量),“我们的电池可以达到20C,也就是20倍的大电流进行快速充放电”。

上述尼吉康的电池产品公称电压2.4V,比常规锂离子电池低,所以需要配合电源IC;尼吉康为此和合作伙伴一起打造系统。上面这张图是尼吉康与理光电子、京都大学合作的环境发电传感器系统。京都大学提供了太阳能充电部分,理光电子提供DCDC转换器,最终供电给蓝牙模块、传感器等;

这是与瑞萨合作的例子,这是瑞萨相对知名的采用了SOTB工艺的MCU、通过环境自然能源(如光、振动)供电的开发板,其上应用了尼吉康的小型锂离子可充电电池;瑞萨同时做了电源IC来控制电流电压,形成了相对统一的方案;

罗姆为尼吉康的小型锂离子可充电电池,提供的快速充放电芯片演示方案

USB充电鼠标,同样是尼吉康的小型锂离子可充电电池,Torex提供了电源IC,搭配LDO和可变限流电路开关实现恒流恒压充电

这是物流GPS定位器的应用:这个设备放在货车上,以太阳能的方式获取能源,随时定位货物地点,不需要更换电池刺激电容器市场的强心针:汽车、5G

不过尼吉康的小型锂离子可充电电池,与一般锂离子电池以及超级电容应该并不存在取代与被取代的关系,毕竟其能量密度也还是远不如传统锂离子电池,而功率密度也没有电容器那么大。SLB似乎更像是找准应用定位,在锂离子电池和超级电容之间,做的一个补位型产品,上面这几张图列举的都是其具体应用——这款产品可能会成为未来尼吉康营收的重要组成部分。

花这么多笔墨来谈尼吉康的电池产品,实际就业务类型而言,上述电池产品大约还并未真正在尼吉康内部形成规模。同时也很容易想见,这类型产品的开发与尼吉康在电容器产品方面的经验是分不开的——后者才是尼吉康真正的拿手好戏。

就今年8月,ResearchAndMarkets公布的数据,在铝电解电容器市场,NCC(日本化工)、尼吉康、Rubycon(红宝石)和松下,在全球范围内联合拿下将近60%的市场份额。虽然我们没有更为具体的数字,而且这个统计仅针对铝电解电容器,也足见尼吉康在其间的市场地位。

在展开这次尼吉康展台的具体产品之前,我们照例来观察下尼吉康(Nichicon Corporation)这家公司的业务发展情况。这家公司从事的业务,就大方向来看还是比较单纯的:就切分成电容器业务(Capacitor Business,包含铝电解电容和薄膜电容器),以及NECST业务(Nichicon Energy Control System Technology,电路产品)——典型和能源相关的。

总结其核心产品就是三大块,分别为铝电解电容器、薄膜电容器,以及电路产品(相关储能的家用储能系统、V2H(Vehicle-to-Home)反向供电系统、公共与工业电力存储系统)。

截至今年3月的FY2018,尼吉康全年净销售额为1228.6亿日元(联合决算,consolidated),近五年的营收平稳。这里我们只看销售额的成分,很容易发现,针对电子的电容器产品是尼吉康营收来源的绝对大头,始终稳定在65%上下;而电路产品,即NECST业务,在业务规模上还是无法与尼吉康的电容器业务相提并论的。另按照区域划分,尼吉康的最重要市场仍然是日本本国,包括大中华区在内的亚洲市场也是其主要方向。中国高铁、潍坊钢铁厂等,都是尼吉康的重要客户。

原本电容器市场已经是个相对成熟的市场,然而近些年的技术热点顿时惠及到了电子科技的方方面面,其中也包括电容器。在尼吉康营收主要来源的电容器上,“我们未来的两个发展方向,分别是5G和车载。这两个方向有个共同点,即要求高耐热性能,比如车载要求内部大空间,所以ECU、EPS都会放到发动机附近甚至直接放在发动机上,这就要求125℃,甚至150℃的耐热性能。”

“5G的频率是高频,传播范围短,基站要求小型化。小型化也就要求电子器件非常密集地排布在一起,所以对耐高温也提出了要求,一般耐热达到125℃或以上的产品是必然趋势。”

“而在车载方面,除了铝电解电容器,我们还有薄膜电容器产品,一般用在电动车、混合动力车上。明年我们预计要在中国宿迁,建起新的薄膜电容器工厂——目前的薄膜电容器我们还只在日本本国生产。但当前的产能无法满足需求,所以我们准备扩充。”

实际早在2011年,尼吉康就在宿迁开设了工厂专门制造和销售铝电解电容器;这次则是针对薄膜电容器制造,也要在宿迁工厂开工。考虑到汽车会成为尼吉康的重点发展对象,薄膜电容器应该也会是尼吉康未来实现业绩增长的热点(尤其电动及混合动力车所用马达驱动逆变器所需的薄膜电容器,尼吉康在财报中预测这一领域应用的销售额会翻番)。

本文我们主要就这家公司的电容器业务,来大略地介绍尼吉康在CEATEC 2019展会上展示的新品。由于展示产品太多,这里只提及了其中的一部分。

铝电解电容器:要耐高温、还要持久

铝电解电容器按照电解质的不同,可以分成普通型的铝电解电容器(电解质为电解液)、导电性高分子铝电解电容器(电解质为导电性高分子),和混合铝电解电容器。其中混合铝电解电容器,在电解质部分同时用到了电解液和高分子两种材料,属于一个折中型方案。如下图所示:

普通的铝电解电容器,成本相对更低,而且电解液具有氧化皮膜修复功能,漏电流小;而导电性高分子铝电解电容器,成本相对更高,优势在电阻小,尤其在高频和低温下的ESR(等效串联电阻)性能非常出色,且耐纹波——另外耐高温性能出色,相对而言,普通铝电解电容的电解液是易蒸发的。

首先来说传统铝电解电容器产品,按照形状来看,它们可以分成牛角型、螺栓型、引线型和贴片型(或芯片型)。“在电源应用中,牛角型和引线型用得比较多;车载ECU、EPS,则是芯片型会多一些,因为其附着面积更大,耐震性更好。”

现场展示中,有个尚未定名的“超高温度品”(现场似乎也还未有实物),是个贴片型电容器。其特点在于可以做到150℃ 2000小时保证——竞品很多也能达到这个温度,但使用时间保证基本上都是1000小时;这款产品规划中是明年10月份开始量产。

UCM系列(贴片型)主打的是小型长寿命,其技术特色在采用薄的电解纸、高倍率阳极箔和薄的阴极箔——以实现小型化;采用新规电解质——以实现高温化

UCH系列(贴片型)的125℃,已经达到车规级;这个系列的特色是高可靠性,以及低温下的ESR相比更早的产品,如UCZ系列,在-40℃条件下会有显著降低;所用电解质具备低蒸发特性,对电解液的特性做了调整

UXY系列(引线型),属于典型的车载产品;其铝壳底部有6个凹槽,据说这是尼吉康的独家技术,凹槽能够紧紧锁住素子,即便产生振动,引线也不会断——尼吉康宣称这款产品具备业界最高的耐振动性能,可抗最大40G加速度;

牛角型产品的个头都比较大,上图个头较大的这个即牛角型电容器,主力应用于工业机器


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