Zusammenarbeit mit einem LiPo-Batteriehersteller für Wearables mit individuell gebogenen Zellen

Tragbare Geräte werden zunehmend durch organische Formfaktoren definiert – gekrümmt, ultradünn und so gestaltet, dass sie natürlich auf dem Körper sitzen. Da sich die Produktgeometrien von starren Rechtecken hin zu handgelenkskonformen, ringförmigen und hautadaptiven Designs entwickeln, kann die Batterie nicht länger ein Standardblockbestandteil bleiben.

Dieser Wandel veranlasst OEMs, direkt mit spezialisierten LiPo-Batterieherstellern zusammenzuarbeiten, um Wearables zu entwickeln, die maßgeschneiderte gebogene Lithium-Polymer-Zellen entwickeln können, die speziell für enge und nichtlineare Räume entwickelt wurden.

Gloflux verwendet anwendungsorientiertes Design zur Herstellungmaßgeschneiderte Li-Polymer-Batterien. Gloflux arbeitet mit OEMs zusammen, um die Batteriearchitektur an die industriellen Designspezifikationen anzupassen, was es den Kunden ermöglicht, die Anforderungen entsprechend zu gestalten, anstatt standardmäßige modulare Batterien zu verwenden.

Warum gekrümmte LiPo-Zellen in Wearables entscheidend sind

Die tragbare Technologie wird 2026 den Trend kleinerer, leichterer und kompakterer Designs fortsetzen. Neben der Forschung zu Wearables zeigt sich ein Trend hin zu formadaptiven und flexiblen Batteriedesigns in smarten Ringen, medizinischen Pflastern und kompakten IoT-Geräten.

Gekrümmte LiPo-Zellen adressieren drei zentrale technische Aspekte, die diesen Trend unterstützen.

1. Ergonomie

Gekrümmte Zellen entsprechen den natürlichen Konturen von Handgelenk, Finger und Brustkorb, die die Designziele unterstützen:

• Bequem zu tragen über längere Zeiträume

• Minimal-intrusives Design

•Stabile Passung unter Bewegung

2. Bessere Nutzung des internen Volumens

Gekrümmte Felder öffnen Designräume für ein größeres inneres Volumen, das für folgende Zwecke genutzt werden kann:

• Tragbare Sensoren (PPG, EKG, Temperatur)

•Antennen

•Haptische Komponenten

3. Bessere Funktion bei Geräten, die die Haut berühren,

Gekrümmte Zellen helfen, Folgendes zu gewährleisten:

• Stabile Ausrichtung der Elektroden

• Stabiler Kontakt des Klebstoffs

• Einfacher, klarer Signalausgang ohne Störungen

•Co-Engineering-Ansatz: Batterie als Teil der Produktarchitektur

Beim Design von Wearables der nächsten Generation sind Batterien keine Rolle mehr im Nachentwurf. Stattdessen sind sie ein integrierter Bestandteil des Designs und werden als eigenständiges Subsystem gemeinsam mit den anderen Komponenten entwickelt.

Die Zusammenarbeit mit einem speziellen LiPo-Batteriehersteller ermöglicht es OEMs, elektrische, strukturelle und Verpackungsanforderungen parallel abzustimmen.

Wichtige Design-Kollaborationsdimensionen

1. Zellgeometrie und Formfaktor

Gekrümmte LiPo-Zellen können über folgende Bereiche angepasst werden:

• Länge-/Breite-/Dicke-Verhältnisse

• Biegeradius und Bogenprofil

• Terminalplatzierung und Austrittsrichtung

Häufig als Ausgangspunkt verwendete Baseline-Wearable-Formate umfassen kompakte Zellen im Bereich von ~13–16 mm Breite mit 30 mm langen Strukturen, die dann an die Gehäusegeometrie angepasst werden.

2. Kapazitätsoptimierung

Mikro-tragbare, gekrümmte Zellen arbeiten in der Regel am unteren Ende des Energiebereichs. Typische Werte sind:

• 18 mAh bis 22 mAh (Basis-Wearable-Konfigurationen)

• Die Abstimmung für spezifische Anwendungen kann basierend auf dem Arbeitszyklus und der Übertragungsfrequenz durchgeführt werden.

Das Krümmungsdesign ist ein Kompromiss gegenüber thermischen Beschränkungen und der Dicke des Gehäuses.

3. Elektroarchitektur

Traditionelle Spezifikationen tragbarer LiPo-Batterien umfassen:

•Nominalspannung: 3,7 V (Einzelzell-Li-Ionen-Chemie)

• Möglichkeit der Integration eines Schutzschaltungsmoduls (PCM)

• Anpassung von Lead-Wire-Laschen (FPC) oder Steckverbindern.

Der Innenwiderstand ist sehr konstruktionsspezifisch, liegt aber in der Regel im Bereich von 100 bis 200 mΩ. Dieser Bereich hängt stark von der verwendeten Verpackungsmethode sowie von der Entladungsrate und der Elektrodenoberfläche ab.

4. Prototyp-Iteration und Validierung

Vor der Massenproduktion bieten Hersteller typischerweise Folgendes an:

•Formangepasste physikalische Proben

•Elektrische Basislinientests

• Mechanische Einführungsvalidierung in Gehäusen

• Biege- oder Flexzyklus-Zuverlässigkeitstests (für gekrümmte Konfigurationen)

Dies stellt sicher, dass das Batteriedesign unter realen Montage- und Nutzungsbedingungen überprüft wird.

Referenz-Baselines für das Design von gekrümmten Zellen

Die folgende Tabelle fasst häufig referenzierte tragbare LiPo-Strukturen zusammen, die als technische Ausgangspunkte dienen. Alle Parameter sind je nach Gehäusegeometrie und Leistungsbedarf anpassbar.

Modell	Typische Abmessungen (mm)	Kapazitätsbereich (mAh)	Nominalspannung	Anpassbare Elemente
150630	1,5 × 6 × 30	~20 mAh	3,7V	Laschenposition, Drahtrichtung, PCM-Integration
130630	1,3 × 6 × 30	19–22 mAh	3,7V	Biegeradius, Steckverbindertyp, Leitungslänge
160630	1,6 × 6 × 30	18–22 mAh	3,7V	Dickenabstimmung, Schutzschaltung, Gehäusepassung

Hinweis:Dies sind grundlegende Ingenieursformate. Die endgültige Geometrie wird stets basierend auf dem CAD des Gehäuses, thermischen Bedingungen und systembezogenen Leistungsbudgets angepasst.

Strukturierter Entwicklungsprozess mit einem Batteriepartner

Ein typischer professioneller Arbeitsablauf für die Entwicklung einer Batterie für Wearables verfolgt eine gestaffelte Validierungsstrategie.

1. Anforderungs- und Machbarkeitsprüfung

• Analyse der Gerätegeometrie und des internen Layouts

• Analyse des Stromverbrauchs des Geräts

• Machbarkeitsbewertung der Integration von gekrümmten oder nicht standardisierten Zellen

2. Prototypenentwicklung

• Herstellung von Probenzellen in der vereinbarten Geometrie

• Prüfung der Zelle im Gehäuse

• Laschen, Steckverbinder und Zellkrümmung werden iterativ angepasst

3. Leistungsvalidierung

• Prüfung der Kapazitäts- und Entladungskurven der Zellen

• Prüfung der Stabilität der Zelle unter Last und des Effekts mechanischer Krümmungsspannung

4. Skalierbare Produktion

• Eine geplante Steigerung des Produktionsvolumens mit einer inprozessiven Qualitätsvalidierung

• Prüfung von Zellen auf Konsistenz von Spannung und Impedanz sowie auf Maßtoleranzen

Anwendungsszenarien für gekrümmte tragbare Zellen

Es gibt zahlreiche Anwendungen für gebogene Batterien in kompakter, gehäusadaptiver Elektronik aufgrund der Einschränkungen standardmäßiger prismatischer Zellen.

Smart Rings

Diese benötigen gekrümmte Mikrozellen, um Platz zu schaffen für:

•PPG- und Gestenerkennungssensoren

•NFC- und BLE-Module

Medizinische tragbare Pflaster

Diese erfordern gebogene, flexible Batterien, um Folgendes bereitzustellen:

• Kontinuierlicher Kontakt mit der Haut zur Biosensierung

• Bequemes Tragen für viele Tage

Kompakte Ortungsgeräte

Diese erfordern gebogene, flexible Batterien, um Folgendes bereitzustellen:

• Ein schlankes Formfaktor und ein unauffälliges Design

• Ein ideales Energie-Größen-Verhältnis

Miniaturisierte IoT-Sensoren

Diese erfordern gebogene, flexible Batterien, um Folgendes bereitzustellen:

• Ein reduzierter Formfaktor für den Embedded-Einsatz

• Eine lange Dauer, geringer Stromverbrauch

Fazit: Das Design rund um die Batterie verändert alles

Da tragbare Geräte immer weiter schrumpfen und sich dem menschlichen Körper anpassen, wird das Batteriedesign zu einer entscheidenden Einschränkung im Produktdesign.

Eine Partnerschaft mit einem maßgeschneiderten LiPo-Batteriehersteller für Wearables ermöglicht es den Designteams, auf eine integrierte Designphilosophie umzusteigen, bei der das Energiesystem die Form des Produkts berücksichtigt.

Wenn Ihr Projekt maßgeschneiderte Batterielösungen benötigt, die gebogen und extrem kompakt sind, sind die individuellen LiPo-Zellfamilien – 130630, 150630 und 160630 – gute Beispiele für eine anfängliche Designzusammenarbeit.

Je früher die Zusammenarbeit beginnt, desto mehr können Produktteams den Nutzerkomfort verbessern und die interne Struktur des Geräts für eine langfristige Leistung optimieren.

FAQ

F1. Was sind die Vorteile der Verwendung gebogener Akkus in Wearables?

Gebogene Batterien verbessern den Komfort des Nutzers und unterstützen das Design kompakter und integrierter körpergetragener Geräte.

F2. Können Lithium-Polymer-Akkus sich biegen?

Lithium-Polymer-Batterien sind nicht wie Gummi und lassen sich nicht leicht biegen, aber sie können so konstruiert werden, dass sie eine Kurve oder eine halbflexible Form haben.

F3. Wie hoch ist die Spannung tragbarer Lithiumpolymerzellen?

Die typische Spannung tragbarer Lithiumpolymerzellen beträgt einen Nennwert von 3,7 V.

F4. Wie groß ist die typische Kapazität tragbarer gekrümmter Zellen?

Die typische Kapazität tragbarer gebogener Zellen liegt bei ultrakompakten Geräten zwischen 18 mAh und 22 mAh und hängt vom Design des Geräts ab.

F5. Können gebogene Lithium-Polymer-Batterien individuell angepasst werden?

Gebogene Lithium-Polymer-Batterien können hinsichtlich Größe, Steckverbinder, Schutzschaltungen und Kapazität angepasst werden.