賦能未來穿戴：智能戒指弧形電池技術行業白皮書

摘要

隨著智能穿戴設備向更微型化、更無感化的方向發展，智能戒指已成為市場的新焦點。然而，其獨特的環形結構對內部元器件，尤其是電池的形態、性能和安全性提出了前所未有的挑戰。續航焦慮、佩戴舒適度和長期可靠性是當前智能戒指產品面臨的核心痛點。本白皮書將深入探討弧形電池技術如何成為突破這些瓶頸的關鍵，并詳細闡述我司憑借獨有的疊片工藝專利技術，在能量密度、循環壽命、材料創新和結構設計上所建立的行業領先優勢，為下一代智能戒指產品提供成熟、可靠的動力解決方案。

發布時間：2025年10月16日

第一章：智能戒指的市場機遇與核心技術瓶頸

1.1 智能戒指的定義與市場展望

智能戒指(Smart Ring)是一種佩戴于手指的微型智能穿戴設備，集成了傳感器、處理單元和無線通信模塊，旨在以最無感、最便捷的方式提供健康監測(如心率、血氧、體溫、睡眠質量)、信息提醒、移動支付及智能家居控制等功能。

得益于其高度的便攜性和時尚性，智能戒指市場正迎來爆發式增長。據行業分析機構預測，全球智能戒指市場規模預計將從2023年的數億美元增長至2030年的數十億美元，年復合增長率(CAGR)超過25%。這一高速增長的背后，是消費者對更便捷、更長效的健康追蹤解決方案的迫切需求。

1.2 電池技術：決定產品成敗的核心瓶頸

盡管市場前景廣闊，但智能戒指的成功與否，很大程度上取決于用戶體驗，而電池技術是決定體驗的基石，其瓶頸主要體現在：

● 空間極限的挑戰：戒指的形態要求電池必須在極其有限的弧形空間內實現盡可能高的能量密度 。

● 性能與續航的矛盾：用戶期望長續航，但小體積電池的容量天然受限，同時高頻率的數據監測對電量消耗巨大。

● 安全與可靠性的紅線：作為24小時貼身佩戴的設備，電池的安全性和在各種環境下的穩定性至關重要，不容絲毫妥協。

傳統的卷繞工藝電池難以完美適配弧形結構，往往導致空間浪費、性能不穩乃至安全隱患，這正是行業亟待突破的技術瓶頸 。

第二章：技術基石——三大專利創新構建核心壁壘

我們通過對電池制造工藝、結構和設計的系統性創新，構建了強大的專利護城河，從根本上解決了行業痛點。

2.1 工藝創新：疊片工藝的根本性優勢

智能戒指的弧形結構對電池制造工藝提出了根本性的挑戰。行業內普遍采用的傳統“卷繞工藝”在這一領域已顯現出其固有的局限性，而我們的核心競爭力，源于對制造工藝的顛覆性革新——疊片工藝 。

卷繞工藝的內在缺陷 vs 疊片工藝的邏輯優勢

卷繞工藝 (Winding Process)：類似于卷壽司，將正極、負極和隔膜等材料層疊后卷繞成型。

技術瓶頸：

● 內部應力與形變

在強行彎曲成弧形時，卷繞電芯的內外側會產生巨大的應力差異，內層受擠壓，外層被拉伸。這不僅會導致電極材料涂層的脫落，還會造成電池內部界面接觸不良，從而增加內阻、降低循環壽命。競品中觀察到的“疊片體尾部折疊”現象正是這種應力集中的體現 。

● 空間利用率低

卷繞工藝在弧形兩端會不可避免地產生“死區”，即無法被活性物質有效填充的空間，導致能量密度打折扣。

● 一致性差

在微小尺寸下，卷繞的張力控制極為困難，極片對齊精度低，導致成品電池的容量和內阻差異較大，一致性差 。

卷繞弧形電池結構圖

疊片工藝 (E-STACKING Process)：如同堆疊撲克牌，將單個的正極片、負極片和隔膜片逐一堆疊，再通過熱壓成型 。

技術邏輯與應用價值

● 無應力成型，結構更穩定

我們的核心發明專利(專利號：2013102115950)詳細描述了這一制備方法。通過先堆疊后熱壓的方式，每一層電極材料都能在自然狀態下貼合成完美的弧度。這種均勻的內部結構避免了機械應力，保證了電極界面的緊密貼合，這是我們電池電化學性能更優越、循環壽命更長(大于500次)的根本原因 。

● 原生弧形成型，安全性更高

我司的核心工藝是在電芯完成疊片后、在化成(即首次充電激活)之前，通過熱壓工藝使其一體成型為弧形。原生弧形成型確保了電池內部隔膜和電極結構的完整性和一致性，從根本上杜絕了因后期彎折可能導致的內部微短路風險，極大地提升了產品的長期可靠性與安全性。

熱壓成弧形電池工藝

● 極致的空間利用，能量密度更高

疊片工藝可以使電芯的形狀與智能戒指的殼體完美匹配，幾乎沒有空間浪費。結合我們采用的高能量密度硅碳負極材料，我們能在同等體積下實現更高的電量(例如，在競品(16mAh)相同的尺寸下我們可做到21mAh)，直接解決了智能戒指的續航焦慮。

● 更高產品良率

該工藝能有效將外觀不良率控制在3%以下，保證了大規模量產的品質和一致性。

疊片弧形電池結構圖

2.2 結構創新：賦能極致的微型化設計

我們通過實用新型專利(專利號：2018200140227)“適用于疊片鋰離子用的隔膜袋帶”，突破了微型電池的制造極限 。

技術邏輯：

該專利技術確保了在極窄的寬度下，依然能保持極片堆疊的精確對齊和結構穩定 。

應用價值：

這項技術解放了智能戒指的工業設計。我們能制造出厚度薄至1mm(通常2mm)，寬度窄至4.1mm(通常6mm)的電池。這使得終端產品可以更輕薄、更符合人體工學，從而提升佩戴舒適度和時尚感，拓寬產品的適用人群。

弧形電池應用示例

此外，我們持有“電池(弧形-雙頭極耳)”外觀設計專利(專利號：2023308255884)，通過雙頭極耳等創新設計，進一步優化了電池在戒指內的空間布局和連接可靠性 。

格瑞普專利證書

2.3 安全創新：源于設計的可靠性保障

對于24小時貼身佩戴的智能戒指，電池安全性是不可逾越的紅線。我們的設計理念是從電化學原理和嚴苛的檢測手段雙重保障安全，而非被動依賴保護電路。

全檢測的邏輯與安全價值

我們的電池安全，源于每一道工序的嚴苛把控和精準檢測。

● X-Ray 全檢，把控內部結構

我們在電池設計及制造環節引入了X-Ray全檢測，對電池疊片工藝進行逐片檢查，確保Overhang(負極邊緣超出正極邊緣)的準確性。這一過程能夠發現并糾正疊片偏差，從源頭上杜絕安全隱患。同時，成品電池也通過X-Ray檢測其 內部結構完整性，避免潛在的結構缺陷。

● 極片 CCD 定位檢測，提升精準度

在極片制造環節，我們采用CCD高精度定位檢測，實現極片尺寸與位置的全檢。與抽檢不同，這一全覆蓋的檢測方式顯著提升了工藝的穩定性與一致性，確保每一片極片都符合嚴格的設計要求。

應用價值：

通過Overhang精準控制、X-Ray全檢測以及極片CCD全檢的組合，我們能夠最大限度地抑制潛在的鋰枝晶風險，保持電池在長期循環下的性能穩定。對于智能戒指等長時間貼身佩戴設備，這意味著更高的安全性、更持久的壽命與容量穩定性，并顯著提升用戶信賴與品牌口碑。

2.4 材料創新：能量密度的跨越式突破

為滿足可穿戴設備對極致輕薄與超長續航的需求，我們在核心材料體系上實現了重大創新，特別聚焦于硅基負極材料的應用與優化。

核心技術：定制化摻硅負極配方

我們在負極材料的研發中，探索并定制了包括15%摻硅、30%摻硅以及純硅在內的多元化配方體系，以應對不同產品對性能的差異化要求。與傳統石墨負極相比，硅碳體系在容量和體積能量密度上均表現出顯著優勢，其中100%硅碳負極的創新配方體系取得了突破性進展。

容量提升：其容量相比傳統的石墨負極提升了27.8%。

體積能量密度提升：關鍵的體積能量密度提升了17.2%。

應用價值：

通過硅碳負極的引入，電池在相同體積下可儲存更多能量，有效延長設備續航;同時在高倍率和長循環條件下依然保持穩定輸出。對于智能戒指等微型可穿戴設備而言，這意味著在有限空間內獲得更長的使用時長和更強的性能支持，從而大幅提升用戶體驗與產品競爭力。

第三章：性能驗證——數據驅動的全方位優勢

卓越的工藝和設計，最終體現為在各項關鍵性能指標上的全面領先。我們的GRP1607026弧形電池與競品的對比測試數據，直觀地證明了這一點 。

3.1 更高的能量效率，更長的有效續航

為何疊片工藝更優?

技術邏輯：

疊片工藝使電極層間的排列更加均勻且緊密，減少了離子遷移路徑的不均衡和局部電流集中問題。結果是更低的內阻與更高的活性物質利用率，直接帶來能量密度和效率的提升。

應用價值：

對于體積受限、功耗集中的智能戒指，疊片工藝電池顯著延長續航。更高能量密度讓同尺寸電池提供更持久電量，更低阻值則確保在GPS、心率監測等高功耗場景下依然穩定輸出。用戶因此能享受更長使用時長與更少充電頻率，整體體驗與信賴感大幅提升。

3.2 更寬的溫度適性，更可靠的全天候佩戴

為何我們的溫度適應性更強?

技術邏輯：

在-20℃的低溫下，電解液粘度增大，離子運動受阻，電池性能會急劇下降。我們的戒指電池憑借更優化的電解液配方和更穩定的內部結構，保持了更好的離子通道，因此仍有更高的放電效率。在60℃高溫下，穩定的界面則能抑制副反應的發生，同樣保持放電高效率 。

應用價值：

這意味著佩戴智能戒指的用戶無論是在冬季滑雪還是在夏季的戶外運動中，設備都能穩定工作，提供不間斷的健康數據監測和交互功能，這構成了產品全天候可靠性的核心。

3.3 更出色的循環壽命，更長的產品生命周期

標準電壓(4.4V)：0.5C充放電循環500次后，容量保持率高達96% 。

高壓快充(4.35V)：3C充電/1C放電循環500次后，容量保持率仍可達到95% 。

技術邏輯：

電池的壽命衰減，本質上是活性材料的損失和內部結構的破壞。我們通過穩定的疊片結構、安全的負極Overhang設計以及先進的硅碳負極和高壓體系，共同構建了一個極其穩固的電化學系統。這使得我們的電池在經歷500次深度充放電循環后，依然能保持95%至96%的容量。特別是我們的快充電池，在3C充電/1C放電的嚴苛測試下，500次后容量保持率仍高達94%-95% 。

應用價值：

500次循環通常意味著接近兩年的正常使用。高容量保持率向最終用戶承諾了產品的長期價值——即使用兩年后，智能戒指的續航表現不會出現斷崖式下跌，這直接關系到用戶的長期滿意度和復購意愿。

第四章：未來展望——引領下一代智能戒指電池技術

作為行業領導者，我們不僅立足當下，更著眼于未來，致力于通過持續的技術突破，定義下一代智能戒指的動力核心。

4.1 能量密度的再突破

我們將繼續深化在硅基負極材料等前沿領域的研發，探索更高克容量的新型材料體系。我們的目標是在現有尺寸基礎上，將電池容量再提升20%-30%，實現“充電一次，使用一周”的終極用戶體驗。

4.2 充電體驗的革命

在保證高能量密度和長壽命的同時，我們將致力于提升充電速度。通過優化電極動力學和電解液配方，我們的目標是實現“充電五分鐘，使用一整天”的超級快充技術，徹底消除用戶的電量焦慮。

4.3 形態與集成的終極探索

未來的智能穿戴將更加無縫地融入人體。我們正在預研全柔性電池乃至與生物兼容的電池技術，探索將電池與戒指結構一體化成型的可能性，為未來更輕、更柔軟、更智能的穿戴設備提供終極的動力解決方案。

結論

智能戒指的浪潮已至，而電池技術是決定品牌能否在這片藍海中乘風破浪的關鍵。我司憑借獨有的疊片工藝、系統的專利布局、卓越的產品性能和前瞻的未來規劃，已在該領域建立了無可撼動的領導地位。我們的電池不僅是一個零部件，更是智能戒指產品實現更長續航、更美設計、更高安全性和更強可靠性的核心賦能者。我們已獲得智能戒指頭部品牌的廣泛應用和市場驗證，并期待與更多行業先鋒合作，共同定義并引領智能戒指的美好未來。