近年来，智能可穿戴设备快速发展，为扣式锂离子电池提供了较大的市场需求。据国际数据公司(IDC)预测，2019年全球可穿戴设备出货量同比增长逾70%，原因是平均售价下降，以及可听设备销量上升。2019年的出货量预计达到3.052亿台，增长71.4%，其中TWS耳机将达到1.394亿台，电池约占TWS耳机成本的20%左右。

目前，生产扣式锂离子电池的企业，除了德国瓦尔塔（Varta）、重庆紫建电子（VDL）外，惠州亿纬锂能、广州鹏辉能源也已快速切入该市场，并正在快速扩充生产能力。随着扣式锂离子电池市场竞争加剧，竞争对手应高度重视核心专利技术开发和保护。

 

扣式锂离子电池，其外形呈纽扣状，厚度与直径之比小于一，广泛应用于TWS耳机等智能可穿戴领域。

扣式锂离子电池外形

 

目前市场上的扣式锂离子电池主要有两种技术路线，其一是卷绕式，由德国Varta（瓦尔塔）公司持有众多相关的特征专利；其二叠片式，由重庆市紫建电子股份有限公司（VDL）持有叠片式特有的多项技术专利。

德国Varta公司，从2009年开始开发卷绕式扣式锂离子电池，其典型特征是电池内部的卷芯采用卷绕技术：

采用卷绕技术的VARTA电池结构

VARTA公司在全球布局了卷绕扣式电池的多项专利，几乎涵盖了卷绕式扣式锂离子电池的全部基本特征，技术方向很难绕开其专利范围。摘录部分如下：

重庆紫建电子股份有限公司（VDL）拥有15年的锂离子电池研发、制造和销售经验，从2014年开始研发扣式锂离子电池，独创叠片式扣式锂离子电池技术，于2016年实现量产。VDL扣式锂离子电池，内部采用叠片式结构，结构如下图：多层叠片式结构，内阻更低：

采用叠片式结构的VDL电池结构

 

VDL系列扣式锂离子电池外观如下图：

VDL扣式锂离子电池，直径D在7.0~16.0mm之间，厚度H较小，在3.0~7.0mm之间。正极主要成分是钴酸锂，负极主要成分是石墨，电解质主成分是六氟磷酸锂，隔膜材质是PE，外壳采用不锈钢。标称电压3.70~3.88V，满充电压4.20~4.45V；最大充电电流2~3C，最大放电电流2C，循环寿命500周容量保持80%以上，工作温度-20~60℃。

 

与卷绕式电池相比，VDL扣式锂离子电池内阻低40%以上，以1254扣式电池为例（直径12mm,厚度5.4mm），VDL叠片电池内阻250mΩ，Varta卷绕式扣电是400 mΩ。

下图为Varta卷绕式1254电池结构，正片宽度4.0mm，负极片宽度4.5mm，隔膜6.0mm，轴向空间利用率较低。

下图为VDL叠片1254电池结构：径向空间的外侧正极片空出约1.0mm，用于隔膜空间和负极包覆正极的安全设计，因此径向空间利用率比卷绕式结构低15%；而轴向厚度4.8mm以上，高出卷绕电池正极4.0mm宽度约20%以上。根据计算分析，与卷绕式电池相比，VDL扣式锂离子电池综合能量密度有望高5%以上。

                    

卷绕电池

 

以VDL1254电池为例（直径12mm,厚度5.4mm），目前量产60mAh-4.2V；2020年内可开发75mAh-4.2V的高容量产品，2021年内可开发出85mAh-4.2V的超高能量电池。

高电压方向 ：2020年开发出70~80mAh-4.4V，2021年开发出90mAh-4.45V的扣式锂离子电池产品。

 

VDL在叠片式扣式锂离子电池上布局了众多专利，包括电池的内部结构、密封结构、安全设计等，部分摘录如下：

经过4年的研发投入和市场考验，VDL的扣式电池系列，已大量应用于国内外一流品牌TWS耳机等智能可穿戴产品，以其性能优良、交期服务的优势赢得众多客户的好评，随着研发的大量投入和工艺自动化提升，产品综合性能已立于国内行业领先地位。

 

 

中国化学与物理电源行业协会

2020年5月12日