旭化成微电子株式会社(简称“AKM”)开发出面向小型二次电池(充电电池)的环境发电(能量收集Energy Harvesting)※1充电控制IC“AP4413系列(以下简称‘该产品’)”,并于2025年2月开始量产。
该产品采用AKM研发的的低功耗电压监控功能,即使在不稳定的室内光等环境中发电也能兼顾电池的充电和系统的运行,并且在充电电池电量耗尽的情况下,也能使系统快速恢复。这将有助于实现无需更换电池和充电的系统的开发,使其应用于原本使用一次性电池(纽扣电池、干电池)和小型充电电池的低功耗设备。
能量收集IC“AP4413系列”
从“无需人工充电的便利性”和“减轻环境负荷与符合法规”这两个角度来看,搭载小型充电电池并利用环境发电进行自主充电的系统,有望在智能遥控器、蓝牙Tag和环境传感器等原本使用一次性电池的设备中得到普及。
尤其在欧洲,2023年8月出台了新的“电池法规(Regulation (EU) 2023/1542)”※2,对逐步淘汰一次性电池的可行性进行评估。这预示着今后向充电电池的转换将更进一步。
据悉,AKM已开发并量产了能量收集IC,积累了产品技术和应用的技术诀窍※3※4。利用电能(电压×电流)微弱且不稳定的环境发电,为充电电池充电时,降低“充电控制IC自身的功率损耗”和减轻“过充过放对充电电池的负荷”很重要。同时,由于充电电池的特性,电量一旦耗尽(完全放电状态),有时系统可能需要相当长的时间才能恢复。
该产品功耗低至52nA,可实现高效充电。同时,充电电池的种类不同,过充过放的电压也不一样,而AKM提供多样化的产品阵容,支持多种电压设置,以便根据充电电池的种类,选择合适的产品。
即使在充电电池完全放电的情况下,通过将环境发电的电量预先储存在电容器中,可以实现向电池充电,同时维持系统的运行。
采用AP4413系列的系统结构示意图和完全放电时的运行机制
【该产品特点】
1、电压监控功能:通过监控充电电池的电压,防止过度充放电。共4款产品,拥有不同的过充过放电压设置,可根据充电电池的特性选择合适的产品。
2、52nA(在1μA电流条件下,充电效率约为94.8%)的低功耗设计。减少功率损耗,提高充电效率。
在等待充电电池充电期间,先给电容器充电,从而兼顾电池充电和系统运行。
关于该产品详情,可参考旭化成微电子的能量收集解决方案。
通过旭化成微电子的能量收集IC,收集水、室内光和体温等周围环境中的微弱能源,可使电子设备运行。
用几滴水滴发电的应用演示
※1 能量收集:利用周围环境中的光能、震动、热能和电波等各种微弱的能量发电的技术。
※2 电池法规(Regulation (EU) 2023/1542
※3 能量收集DC/DC转换器被Fujikura Composites公司采用,用于无电池液体检测传感器(2024年10月9日)
※4 利用尿液中的水分进行环境发电,提示尿湿的智能纸尿裤
关于旭化成:
旭化成集团创立于1922年,是总部位于日本的综合化学制造商,曾入选世界500强。在全球20多个国家和地区开展业务,旭化成集团2023财年集团销售总额约为184亿美元,员工总人数约5万。
旭化成的在华业务始于1988年,目前业务主要分为4大部分:环境解决方案(LiB材料、离子交换膜等)、移动&产业(工程塑料、汽车内饰材料等)、生活革新(纺织品、电子材料·元件、印刷用感光性树脂版、食品包装膜等)、健康(除病毒过滤器等)。目前旭化成在中国有法人公司20多家,员工约3000人。
