印刷电子产业纸电池行业分析报告.docx

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印刷电子产业纸电池行业分析报告

2013年印刷电子产业纸电池行业分析报告

2013年2月

目录

一、纸电池技术概况1

1、纸电池技术：

轻巧、柔性、环保1

2、纸电池技术发展：

华人引领一代技术，二代技术尚处研发期2

（1）一代技术：

传统锌-二氧化锰技术，一次性使用2

（2）二代技术：

可实现充放电，尚处实验研发阶段4

二、纸电池产业前景：

应用广泛，关注产业化进程5

1、纸电池并非取代传统电池，未来广泛应用于RFID等领域5

（1）RFID标签为主的印刷电子行业应用6

（2）化妆品行业应用8

2、产业化前景展望8

（1）大规模印刷是降低纸电池成本的最佳手段8

（2）产业规模有望快速扩大，RFID标签市场值得期待9

（3）预计广泛应用仍需时间10

三、相关上市公司11

1、长荣股份：

纸电池项目进展顺利，关注未来量产表现11

四、风险因素11

“纸电池”概念自问世以来一直备受关注，因其具备轻巧、柔性、环保等传统电池所不及的优势，也被视为未来的新型电池。

华裔科学家张霞昌率先发明了薄膜印刷纸电池技术，被誉为“纸电池之父”。

近年来，纸电池技术正加快产业化应用进程，国内如中强能源、长荣股份等公司正重点发展纸电池应用项目。

通过分析纸电池技术发展以及其产业化应用前景，我们认为未来纸电池技术将带来印刷电子等产业的新突破。

一、纸电池技术概况

1、纸电池技术：

轻巧、柔性、环保

纸电池是一种新型环保的超薄电池，用纸张或其他薄膜基材作为载体的电池，以导电墨水印刷，制成的超薄电池。

相比于传统电池，纸电池具有轻薄（通常厚度在1毫米以内）、环保（不使用铅、汞、镉等重金属）、可折叠弯曲、可按需要做成各种形状、甚至可在超越常规电池的工作温度下工作等优势。

这种薄膜印刷纸电池的产品特点包括柔软，轻巧，微薄，电量与纽扣电池相当而且对环保更友善。

独特的产品性质使得纸电池也被称为“未来型电池”。

信息技术的发展，特别是移动通信及电子报纸等电子产品的迅速发展，迫切要求电池小型化、轻型化和环保性。

纸电池作为新型绿色环保电池将在发展电子信息、新能源及环境保护等技术领域中发挥重要作用。

下表为1.5V纸电池产品的基本参数情况。

2、纸电池技术发展：

华人引领一代技术，二代技术尚处研发期

（1）一代技术：

传统锌-二氧化锰技术，一次性使用

2001年，以色列PowerPaper公司最早提出印刷纸电池概念，自此薄型柔性纸电池在全球范围内受到关注。

目前，芬兰Enfucell公司和以色列PowerPaper公司在纸电池技术开发及应用上相对走在前列。

芬兰Enfucell公司利用纸包装中的传统电池技术研制出既有利于环保、且价格低廉的超薄纸质电池，纸质电池采用一面镀锌、另一面镀二氧化锰的薄层纸片作为传导体和隔离器，其厚度不到0.5mm，这种1.5V电池可以在广泛的温度和湿度范围内以恒定速度产生电流，如有必要可将若干个电池叠加起来使用。

该电池避免了传统电池所带来的金属、锂及碱性氧化物等有害物质的泄露问题，使用后可作为一般家庭废物加以处理。

Enfucell的柔性纸电池发明者是华裔科学家张霞昌博士，张霞昌博士也因此被誉为纸电池之父。

该项纸电池技术也被美国《时代》周刊评为2006年八大最佳创新技术之一，其本人也荣获“2006影响世界华人大奖”。

2009年张霞昌回国开展“薄型柔性纸电池在中国的应用和市场开发”项目，并创建昆山恩福赛印刷和宁波博能印刷公司，重点发展纸电池产业化。

而以色列Kiryat的PowerPaper公司的纸电池，则是摆脱了湿糊材料做电解质的惯例，在纸上用特别的墨水压印电解质。

该纸质电池产生电流的方法和现有电池相同，都是传统的锌-二氧化锰电池，不同之处在于含有特殊化学成分的电解质。

这种电池的厚度相当于制作牛奶包装盒的纸板，电解质、正负极和导电体分层压印在纸或塑料的基底上，能产生1.5V的电压。

由于电池相对扁平，电容量不以容积计算，而以面积计算，电池的面积越大，提供的电力也越大。

目前国内长荣股份开发的纸电池项目便来自PowerPaper的专利技术。

（2）二代技术：

可实现充放电，尚处实验研发阶段

由于PowerPaper和Enfucell的一代柔性印刷纸电池只能一次性使用，科研人员也在研发新一代的纸电池，采用不同的技术以达到可充电的目的。

2010年，斯坦福大学科研人员成功研发出新型锂离子电池，科研人员将特殊的银碳纳米墨水涂在普通纸上，这张纸就是一块电池。

银碳纳米墨水混合了三种物质：

单壁碳纳米管、镀银纳米线薄膜和普通墨水。

其中，前两者用于形成“蓄电池”的两极，而墨水的功用是将前两者固定在纸上。

利用这种墨水制作出来的纸电池最大的特点就是拥有超高的效率，几乎可以达到锂电池的10倍，而且不依赖特殊纸张，普通纸就能和墨水配合。

另外，这种纳米结构的电池也非常耐用，其寿命可以轻易达到40,000次的充放电循环，至少比锂电池高出了一个数量级。

据了解，目前二代纸电池技术仍不成熟，尚处在实验室研发阶段。

此外，二代纸电池所需的碳纳米管生产成本较高，不适合批量生产，目前只能定位为探索性研发。

二、纸电池产业前景：

应用广泛，关注产业化进程

1、纸电池并非取代传统电池，未来广泛应用于RFID等领域

由于纸电池的容量较传统电池小很多，因此其应用的产品将限定在只需微小电流的领域。

因此，纸电池与传统电池应用领域完全不同，不存在所谓竞争关系。

我们认为，未来纸电池有望在RFID、微型标签显示器、智能卡、智能保证、电子报纸等领域得到广泛应用。

纸电池的应用集成服务就是将纸电池集成到这些终端应用产品上去，使终端应用产品能在大规模生产线上和纸电池生产一次完成。

目前，薄膜印刷纸电池的终端产品包括有源或半有源型的RFID电子标签，标签传感器，智能卡和智能包装，医用电子药贴和化妆品等。

（1）RFID标签为主的印刷电子行业应用

RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。

RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID在物流、零售、医疗、防伪等多个行业均有广泛应用。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。

电子标签是RFID系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。

依据电子标签的供电方式，电子标签可以分为有源电子标签、无源电子标签和半无源电子标签。

有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签部分依靠电池工作。

纸电池可以提高RFID标签阅读的敏感性，扩大阅读范围，提高阅读速度和准确性。

纸电池与RFID标签、电子产品及包装方式有机结合，为实现信息智能包装及物联网的应用和推广提供了技术基础。

根据美国专业期刊《电子制造》的统计，目前全球有24家企业在进行纸电池产品的研制，其中90%目标市场为RFID标签。

除RFID电子标签外，其他印刷电子产品如电子显示器标签、微传感器电子标签、智能标签等都是未来纸电池的最佳应用领域，且目前部分应用纸电池的印刷电子产品已逐步进入市场。

（2）化妆品行业应用

纸电池技术也逐步在化妆品行业有所应用，通过利用薄膜印刷纸电池的柔性，环保等特点，通过人体表皮作为导电介质，让药用成分充分的渗入皮肤，提高了吸收效果，缩短了作用时间。

PowerPaper公司此前已推出针对化妆品行业的微型平板柔性电池，用于皮肤除皱。

纸电池输出的弱电流使得药物的渗透更有效率。

普遍认为，基于纸电池灵活的尺寸和形状，其可作为药物在人体表皮渗透传输的理想电源，并有望将离子渗透的应用提升到新的台阶。

2、产业化前景展望

（1）大规模印刷是降低纸电池成本的最佳手段

由于纸电池适用的目标应用产品多数为印刷电子产品，产品本身售价并不高。

因此，纸电池作为印刷电子产品的配套电源，在价格很难提高的状况下，应通过改进生产工艺和降低材料成本等方式来达到应用目的。

从目前的情况来看，纸电池的印刷技术本身并没有太大的难度，关键还是在于纸电池所需的电解质等材料成本相对较高，一定程度上阻碍了纸电池产业化应用的进程。

因此，大规模纸电池印刷是降低纸电池成本的最佳途径，有专家认为大规模生产有望使纸电池制造成本降低80%以上。

这样看来，只要纸电池成本能得到有效控制，凭借纸电池较传统电池的应用优势，未来有望在RFID等标签领域带来一定规模的替换需求。

（2）产业规模有望快速扩大，RFID标签市场值得期待

根据美国专业期刊《电子制造》数据，目前全球纸电池市场规模为250万美元，但随着纸电池成本的不断下降，在目标领域的应用优势将逐步显现，预计到2015年，纸市场全球规模将有望达到56亿美元。

我们认为，纸电池下游应用行业的持续发展为纸电池产业规模扩大提高良好发展条件。

以RFID电子标签市场为例，根据IDTechEx预测，2012年全球RFID标签（不包括RFID中间件及其他相关服务）市场规模为55.8亿美元，预计2018年将达到123.4亿美元的规模，预计CAGR为14%。

国内RFID行业近年来也发展较为快速，未来物联网发展更将继续推动RFID应用。

国内RFID标签市场从2008年的6.7亿美元扩大至2013年的13.7亿美元；国内RFID标签数量2013年预计需求达到26亿个，2018年RFID标签需求将接近244亿个。

此外，纸电池在化妆品、玩具、包装等行业的逐步应用也将带来产业规模的扩大。

目前国内面膜行业销售额2009年达到45亿元，2012年为106亿元。

目前国内面膜渗透率仍相对较低，未来面膜行业仍将保持较快的增速。

不过，虽然纸电池可作为化妆品吸收的良好催化剂，但未来应用纸电池技术的化妆品前景尚难以判断。

（3）预计广泛应用仍需时间

考虑到纸电池应用需要各个应用行业的同步提升和配套元件企业的发展，我们预计纸电池在国内市场广泛应用仍需要5-10年左右的时间。

但随着纸电池技术的继续突破带来成本下降，以及相关印刷电子产品概念越来越被行业所认可，纸电池产业化进程将值得期待。

三、相关上市公司

1、长荣股份：

纸电池项目进展顺利，关注未来量产表现

四、风险因素

1、纸电池技术研发进展不及预期的风险

2、纸电池技术在RFID等领域的应用低于预期的风险