全球电池需求已达到数太瓦时（据国际能源署预测，2023年将超过2.4太瓦时），每年售出数十亿块锂离子电池。其中超过90%的电池最终被填埋。IDTechEx发布的报告《2025-2035年柔性电池市场：技术、预测和主要参与者》详细介绍了用于微型能源应用的薄型柔性电池，以及向可持续替代方案的逐步转型。.
锂是现代电池技术的主要材料。然而，锂的供应取决于锂的开采。最大的商业锂来源是从地下矿藏（因其天然存在的盐溶液而被称为盐滩）中提取，这种方法对环境的影响相对较小。然而，锂矿开采是重要的辅助来源。目前，锂矿开采并不可持续，因为它们会导致水资源枯竭和栖息地破坏。.
全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）在电池制造的多个阶段都有应用。首先，PFAS 用作正极粘合剂，将活性物质固定在电极上，并将集流体连接到电极上。具体而言，聚四氟乙烯（PTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF）广泛应用于可充电和不可充电锂电池以及其他电池体系中。PFAS 具有良好的粘附性和分散性，因此非常适合用于此应用。一些锂离子电池也在液态电解质中使用 PFAS，例如三氟甲磺酸锂（Li-triflate）、三氟甲磺酸锂（LiTFSI）和三氟甲磺酸锂（LiBETI）。根据电池的不同，PFAS 也可用于隔膜和膜涂层。例如，它们可以用作陶瓷隔膜涂层的粘合剂。通常，这些 PFAS 对环境的影响较小且无毒。然而，随着 PFAS 越来越受到政府机构的关注，它们未来可能会面临越来越严格的监管，尤其是在欧洲，预计新的标准将在 2025 年前逐步实施。这些新法规的具体范围尚未确定，这极大地推动了电池生产创新方法的发展。.
图示部分可能使用 PFAS 物质的电池组件。来源：IDTechE
受上述因素影响，许多公司开始关注更可持续的材料和制造方法。IDTechEx 在题为《2025-2035 年柔性电池市场：技术、预测和参与者》的报告中，专门分析了薄膜和微能源领域的公司。该分析揭示了两大趋势。首先，开发用于传统锂电池化学体系的新型制造方法和粘合剂材料。其次，开发新型化学品，以替代锂，并在某些情况下消除对 PFAS 基粘合剂的需求。.
第一种方法是开发干式固化和能量固化技术。Ateios 公司就是采用这种方法的典型例子。Ateios 的 Raicure™ 技术是一种用于电池电极的能量固化工艺，无需使用 PFAS（全氟烷基和多氟烷基物质）。这项技术最初由橡树岭国家实验室开发。Ateios 将能量固化聚合物与电池粉末混合以制造电极。在混合过程中，粘合剂以碎片形式加入，这有助于改善混合和分散效果。涂覆后，电极片会经过平台化处理，将聚合物碎片转化为互连网络，从而增强电极的强度。在混合过程中使用碎片化粘合剂无需使用溶剂。.
第二种方法是采用无锂化学体系。其中，印刷锌碳电池和银锌电池在超薄微型电池领域最为重要。锌比锂储量更丰富，提取成本更低，而且被认为更环保。锌通常从储量丰富的锌精矿（通常是硫化锌）中提取。硫化锌被氧化生成氧化锌，再经浸出生成硫酸盐。硫酸盐经过提纯后，最终通过电解提取金属锌。印刷锌碳电池和锌银电池因其轻薄柔韧而备受青睐，广泛应用于物联网和物流领域，尤其是智能标签。主要厂商包括Zinergy和CCL Design。它们的主要竞争对手是钱包电池，其中大多数是锂电池，尽管也有一些锌基（锌空气）电池被使用。在这一应用领域，尤其是在欧洲，通过可持续性实现差异化正变得越来越重要。.
另一个例子是开发替代传统电池的燃料电池。法国公司BeFC致力于开发生物酶燃料电池，以取代微型能源应用中的超薄电池。这些燃料电池印制在纸上，利用葡萄糖的生物催化反应产生能量。它们由有机材料制成，因此具有一定的可持续性。这些电池设计为易于丢弃和一次性使用。燃料电池的使用方式与电池类似，但需要催化剂来启动能量产生。这种催化剂通常有两种形式：外部刺激（例如生物或环境刺激），如汗液、尿液、血液和唾液，可用于医疗或美容应用，或雨水或河水，可用于遥感应用；以及人工刺激，即该公司获得专利的泡罩式储液器，可通过打破储液器来激活，类似于机械点火开关。该公司专注于物联网应用、皮肤贴片和智能标签，尤其是在无毒和易于处理至关重要的领域。.
随着人们对材料提取和电池制造工艺的担忧日益加剧，以及相关法规的不断出台，能够提供传统技术可持续替代方案的电池供应商将会受到更多关注，前提是他们能够保持电池的功能性。.
作者： Daniel Parr，IDTechEx技术分析师
