目录
- 执行摘要：2025年市场快照与主要预测
- 摩擦电原理：技术背后的科学
- 2025年摩擦电池制造的现状
- 主要参与者和行业联盟：谁在引领变革？
- 新兴应用：可穿戴设备、物联网、电动车及其他
- 制造创新与规模化挑战
- 成本竞争力与传统电池技术的比较
- 监管环境与行业标准
- 市场预测：收益、采用率与区域热点（2025-2030）
- 未来展望：颠覆性趋势与战略机会
- 来源与参考
执行摘要：2025年市场快照与主要预测
随着我们进入2025年，全球摩擦电池制造的格局正在经历显著的动力，推动这一进展的是对可持续能源解决方案需求的增加以及纳米发电机的快速创新。摩擦电纳米发电机（TENGs）通过接触电气化和静电感应从运动或振动中提取机械能，日益被集成到电池制造过程中，以提高能量收集效率并延长设备使用寿命。这项技术在可穿戴电子设备、远程传感器和自供电系统的应用中尤为引人注目。
到2025年，领先的制造商和研究机构正在加快努力，以扩大生产能力并提高摩擦电池的性能。例如，松下公司报告称正在进行将摩擦电材料与传统电池系统集成的研究，旨在开发具有更高能量转化率和更长使用寿命的混合能量存储设备。同时，TDK公司扩大了对摩擦电纳米发电机技术的研发投资，目标是实现工业和消费电子领域的商业化。
2025年的市场前景显示出强劲增长，亚、欧和北美地区正建立试点生产线。根据新能技术开发组织（NEDO）的行业数据，预计日本的摩擦电池项目将在2025年进入先进原型阶段，重点是微型化和大规模制造技术。同样，三星电子已宣布探索制造合作伙伴关系，利用摩擦电效应来增强物联网和医疗设备的自主性。
- 到2025年，摩擦电池的试点生产将扩展，特别是在亚欧地区。
- 松下公司和TDK公司等关键参与者正在优先考虑研发和早期商业化。
- 该行业的增长受到对自供电电子设备、可穿戴设备和分布式传感器需求的驱动。
- 在扩大纳米材料制造和确保长期设备稳定性方面仍然存在挑战。
展望未来，预计接下来的几年将见证对摩擦电材料工程的进一步突破以及商业规模生产线的出现。行业利益相关者预计，在消费电子、电动汽车和医疗行业的持续投资和战略伙伴关系的支撑下，市场接受度将稳步上升。
摩擦电原理：技术背后的科学
摩擦电效应是一种现象，某些材料在与不同材料发生摩擦接触后变得带电，在电池制造的背景下重新获得关注。到2025年，摩擦电池制造利用这种效应通过创新的材料工程和设备结构生成和储存电能。这一核心科学依赖于接触电气化及其后续的静电感应：当两种不同的材料相互作用时，电子被转移，从而产生一个可用于能量转化和储存的电位差。
近期的进展聚焦于优化材料选择，例如配对聚合物、金属和纳米结构表面，以最大化电荷分离效率。例如，根据摩擦电系列图，配对具有显著电子亲和力差异的材料以增强电荷转移。位于GE Research和松下公司的研究团队正在积极探索表面改性和微结构技术，以增加有效接触面积，从而提高摩擦电纳米发电机（TENGs）的输出，为电池系统的集成提供支持。
在当前的制造环境中，将TENGs集成到电池设计中可以直接将环境机械能（如振动、运动或压力）转化为存储的电能。这一方法正在微型电池生产线上进行试点，旨在为低能耗设备和物联网（IoT）传感器供电。三星电子已强调摩擦电微型电池在自供电可穿戴电子设备中的潜力，正在进行原型开发，计划在未来两到三年内扩大规模。
在电荷保持、设备寿命和可扩展性方面仍然存在关键挑战。当前的研究方向是开发可承受重复机械变形而不会显著失去性能的柔性和耐用电极材料。TDK公司等组织正在研究新型介电聚合物和复合材料，以解决这些问题，力争到2020年代末实现商业化准备。
展望未来，摩擦电方法有望补充传统电池技术，特别是对于需要从环境运动中收集能量的细分应用。行业对2025年及以后的展望表明，继续投资于先进材料和可扩展制造方法将对将摩擦电池从实验室原型转变为商业产品至关重要，这将对下一代电子设备的可持续性和自供电能力产生重大影响。
2025年摩擦电池制造的现状
摩擦电池制造利用材料在接触和分离中产生电荷（摩擦电效应）的能力，在2025年处于下一代能量收集和存储技术的前沿。这些系统通常被称为摩擦电纳米发电机（TENGs），将来自运动、振动或摩擦的机械能直接转化为电。虽然TENGs的基础研究是在2010年代初期建立的，但近年来已转向可扩展制造流程和实际应用。
值得注意的是，加拿大发达制造公司Nanogrande报告称，在高分辨率增材制造技术方面取得了进展，这些技术有助于在微米尺度上精确分层摩擦电材料。他们的专有纳米尺度3D打印正在适应，以便稳定、可重复地制造微结构表面，这对有效的摩擦电能量收集至关重要。这些能力对将TENGs集成到可穿戴设备、柔性电子产品和紧凑传感器中至关重要。
在亚洲，松下公司一直在探索将摩擦电能量收集器集成到低功耗物联网设备中。该公司的近期技术披露强调了专门嵌入TENG模块的自供电无线传感器的试点生产线，重点集中在智慧家居和工业监测应用上。松下的制造努力得到与材料供应商的合作支持，以优化聚合物和导电薄膜的耐用性和性能。
与此同时，LG化学宣布进入摩擦电材料研究，强调其开发柔性摩擦电薄膜的可扩展生产方法的意愿。LG化学于2024年启动的试点项目旨在针对汽车和可穿戴健康设备领域，旨在商业化能够减少对传统电池依赖的自主能量系统。
尽管取得了这些进展，摩擦电池的批量生产仍处于早期阶段。技术障碍，如增强电荷保持、扩大制造过程和确保材料的长期稳定性，仍然是活跃的研发领域。由IEEE等组织主导的全行业标准化努力正在出现，该组织已开始讨论摩擦电能量设备的性能基准。
展望未来，预计接下来的几年将看到试点生产的增加，尤其是在对尺寸、灵活性和自供电至关重要的细分应用上。随着制造技术的成熟和材料系统的优化，摩擦电池可能会从原型转向更广泛的商业部署，特别是在可穿戴设备、物联网传感器和智能基础设施中。
主要参与者和行业联盟：谁在引领变革？
摩擦电池制造领域利用摩擦电效应从机械能中收集电力，正从早期研究阶段转向工业原型和以合作伙伴驱动的发展。截至2025年，一些主要参与者主要根植于先进材料、能源存储和电子学，正在加速摩擦电纳米发电机（TENGs）的商业化并将其集成到电池系统中。
在前沿企业中，浙江大学已成为全球领先者，其专门设立的柔性电子研究所（IFE）与制造商积极合作，以开发可扩展的TENG制造流程，用于自充电电池模块。他们的重点是适用于可穿戴设备和物联网应用的柔性基材，并在2025年宣布与中国和韩国的行业合作伙伴开展联合项目，试点摩擦电池生产线，用于智能纺织品和生物医学传感器。
另一重要贡献者是GE Vernova，通用电气的能源部门，已与材料供应商建立联盟，将摩擦电收集模块集成到工业监测和远程传感的储能解决方案中。他们的2025年路线图包括为油气资产监测的示范项目，在这些项目中，自充电传感器由环境振动供电，从而减少维护需求和电池垃圾。
在材料方面，杜邦已进入该领域，为优化摩擦电系统中的电荷转移效率提供先进的氟聚合物薄膜和表面处理。在2025年的新闻稿中，杜邦确认与亚洲电子制造商达成新供应协议，以提供量身定制的聚合物基材，以便在摩擦电设备中扩大规模。
行业联盟也在形成，以设定标准并加快采用速度。IEEE在2024年成立了一个工作组，以制定摩擦电能量收集系统的互操作性标准。这正在促进设备制造商、电池生产商和组件供应商之间的合作，以确保在行业扩大规模时的兼容性和安全性。
展望未来，跨行业合作关系预计将加剧，特别是在电池原始设备制造商、柔性电子开发者和关注可持续性的品牌之间。在试点项目已经开展的情况下，接下来的几年很可能会看到首批集成摩擦电池的商用发布，针对可穿戴设备、资产追踪器和自主物联网设备，标志着向普遍自供电电子产品迈出了重要一步。
新兴应用：可穿戴设备、物联网、电动车及其他
摩擦电池制造在2025年迅速获得关注，推动这一趋势的是对可供电和能量收集解决方案在可穿戴设备、物联网设备、电动车（EV）及新兴领域的不断增长的需求。这项技术利用摩擦电效应——材料通过摩擦产生电荷——来生产能量，为传统电池系统提供了有前景的替代方案或补充方案。
在可穿戴设备领域，多个制造商正加速将摩擦电纳米发电机（TENGs）集成到消费设备中。例如，索尼集团公司和松下控股公司已公开展示了结合摩擦电基组件的智能手表和健康监测带的原型，以提供额外电源，延长电池寿命并开启新的外形因素。这些进展满足了用户对更长工作时间的需求，而无需频繁充电。
在物联网应用中，摩擦电池被嵌入无线传感器和资产追踪设备中，特别是在更换或充电电池在后勤上具有挑战性的地点。意法半导体（STMicroelectronics）开发了利用摩擦电机制的自供电传感节点的参考设计，瞄准工业自动化和环境监测领域。这类创新预计将降低维护成本并提高智能基础设施和智慧城市项目的部署可扩展性。
在电动车领域，正在开展研究和试点项目，以从轮胎和道路相互作用或车辆车身振动中收集摩擦电能。日产汽车公司确认正在试验将摩擦电能量收集器集成到车辆底盘和内部，以为辅助系统供电或延长电动车的续航里程。虽然这些系统目前是补充性的，但随着材料科学的进展和制造过程的优化，预期其效率会提高。
展望未来，摩擦电制造也正在评估用于医疗植入物、柔性电子和便携式消费设备。3M已宣布合作，专注于开发适合可弯曲的、生物医用级电池的摩擦电材料。这与行业的大趋势相符，即到2025年及未来几年，摩擦电池制造的规模化将由先进材料合成、自动化组装和行业合作推动。
总之，随着摩擦电池制造的成熟，其在可穿戴设备、物联网、电动车中的集成有望应对电力自主性面临的关键挑战，为新的产品类别和可持续能源解决方案铺平道路。
制造创新与规模化挑战
摩擦电池制造最近出现了一种有前景的下一代能源储存途径，利用摩擦电效应收集机械能并将其转化为可用的电能。到2025年，该行业正经历从实验室规模创新向早期工业化的转变，多个组织正在投资试点线和材料研究，以解决可扩展性和性能一致性的问题。
一个主要的制造创新是将卷对卷处理集成到摩擦电纳米发电机（TENGs）的制造中，这些发电机构成了这些电池的能量收集核心。此技术已在柔性电子产品中得到验证，允许连续生产薄膜设备，Flex等公司正在采用这一技术，以进行早期阶段的原型开发和摩擦电设备的规模化。这种方法不仅提高了制造的产量，而且增强了均匀性和可重复性，这对于商业部署至关重要。
材料选择和复合材料工程也是重点领域。杜邦等公司正在与研究机构合作开发先进聚合物和表面涂层，以最大化摩擦电输出并确保在反复机械应力下的耐久性。这些材料正在为性能和遵循环境法规而设计，以解决大规模生产电池的可持续性问题。
尽管有这些进展，制造商面临着显著的规模化挑战。确保设备耐用性，尤其是在变化的环境条件下，仍然是一个障碍。此外，摩擦电输出对表面污染物和磨损的敏感性要求开发强韧的封装技术。3M等公司正在积极开发针对摩擦电应用的保护薄膜和粘合剂，以延长商业设备的使用寿命。
另一个挑战是将摩擦电池集成到现有的电子产品和物联网设备中。标准化工作正在进行，由IEEE等行业团体主导，旨在定义性能指标和接口协议，以促进在消费和工业市场的更广泛采用。
展望未来几年，行业观察人士预计将在低功耗应用（如环境传感器、可穿戴设备和智能包装）中进行试点部署。制造商和材料供应商的持续投资，加上新兴标准，表明到2020年代末，摩擦电池制造可能实现针对细分市场的商业可行性，规模化和可靠性改进将是近期的主要关注点。
成本竞争力与传统电池技术的比较
随着能源储存行业追求下一代技术，摩擦电池正在成为一种具有颠覆潜力的新解决方案。在2025年，摩擦电池的成本竞争力与传统锂离子和铅酸电池技术相比，仍然是一个活跃发展的领域，试点规模生产和早期商业化努力正在形成对未来几年的预期。
摩擦电纳米发电机（TENGs）是摩擦电池的核心技术，利用接触电气化和静电感应从环境中收集机械能。与依赖关键矿物质和能源密集型制造流程的锂离子电池不同，摩擦电设备可以由丰富的、低成本的聚合物和金属制造。来自领先研究联盟和工业合作伙伴的早期原型已经证明，原材料成本可以显著降低，一些估计表明，材料费用仅为可比锂离子电池的20%到30%，主要是因为避免使用钴、镍和锂材料。
在2025年，制造规模化和流程优化正在取得进展，例如浙江中科纳米科技有限公司正在为摩擦电设备测试大规模生产线，针对低功耗物联网和可穿戴应用。摩擦电池单元的模块化和常温组装有助于降低生产能耗，为传统高温电池制造提供了进一步的成本优势。
但是，目前的成本优势受到能量密度和输出稳定性限制的制约。到2025年，大多数摩擦电池最适合于需要间歇性或低功率供电的细分市场，而不是主流电动车或电网规模储存。因此，摩擦电池的总拥有成本（TCO）在特定领域（如自供电传感器和微电子产品）中具有高度竞争力，但尚未在广泛的电池市场中展现出相同的优势。
- TDK公司与学术合作伙伴之间的近期合作专注于将摩擦电模块集成到智能纺织品和工业监测系统中，强调面向分布式能源需求的成本效益解决方案。
- 材料科学的即将进展，例如使用二维材料和可打印电极，预计将进一步降低制造成本，使得到2027年能够进行更大规模的部署，依据松下公司及其合作伙伴的行业路线图。
总之，尽管摩擦电池制造在2025年对专业低能耗应用表现出有希望的成本竞争力，但广泛采用将依赖于能量密度和标准化的进步。行业利益相关者乐观认为，随着可持续制造实践和材料可用性日益成为重要市场驱动力的背景下，持续的创新和规模化将缩小与传统电池的成本差距。
监管环境与行业标准
随着摩擦电池制造在2025年的商业化进程不断推进，监管环境和行业标准也在与技术进步同步发展。摩擦电纳米发电机（TENGs）从运动和振动中收集机械能，因其在可持续电池制造和自充电电力系统中的潜力而引起关注。然而，涉及的独特材料和流程为监管者和标准机构带来了新的挑战。
目前，摩擦电池制造的监管监督主要依据现有的电能储存设备框架，如锂离子电池，这由UL LLC和IEEE等组织主导。两者均在审查其标准，以满足摩擦电材料的独特特性，包括其介电特性和表面相互作用。在2024年和2025年，国际电工委员会（IEC）内的技术委员会正在评估专门针对摩擦电能量收集和储存的新标准提案，特别关注安全性、性能和环境影响。
从材料的角度来看，摩擦电池中聚合物和新型复合材料的使用正在推动诸如ASTM国际这样的组织考虑更新其化学兼容性、机械耐久性和可回收性的测试方法。近期的工作组已开始起草摩擦电充电效率和循环寿命的评估指导方针，摩擦电模块集成到传统电池格式中的制造商，如松下公司和LG能源解决方案，正在探索试点线。
环境法规也正在审查中，特别是与生命周期管理和材料可追溯性有关。美国环保署（EPA）和欧洲委员会环境总司在2025年发起利益相关者咨询，以预先应对摩擦电系统的独特生命周期影响，例如纳米材料的安全处置和摩擦聚合物磨损导致的微塑料释放的最小化。
展望未来，行业团体和监管机构协同努力，预计将于2026-2027年推出专门的摩擦电池标准。这些标准可能会包含性能指标、安全协议和生态设计要求。随着工业采用的增长，制造商将需要及时与不断发展的标准达成一致，以确保合规和市场准入。
市场预测：收益、采用率与区域热点（2025-2030）
摩擦电池制造利用摩擦电效应从机械能中提取并转化为可用电力，预计在2025年至2030年间将显著进步和市场扩展。这项曾主要局限于学术研究的技术，现在正在作为自供电设备和物联网（IoT）的商业解决方案获得关注。
引领潮流的公司如Nanograde已宣布启动摩擦电纳米发电机（TENG）组件的试点生产线，目标为柔性电子和智能传感器。预计到2025年，这些早期努力将生成适度收益，主要来自医疗监测和智能包装领域的研发合同和原型部署。
全球采用率预计将加速，随着ABB和西门子等关键工业参与者探索将摩擦电能量收集器集成到其自动化和传感器套件中。这些公司正在进行联合开发协议和试点项目，以验证摩擦电模块在工业环境中的可靠性和成本效益，标志着在2027年实现更广泛的商业化进程。
在区域方面，预计东亚将成为摩擦电池制造的主要热点，得益于中国、日本和韩国等国强大的电子和材料供应链。值得注意的是，东丽公司已披露在先进基材和专门针对摩擦电应用的可扩展卷对卷处理技术方面的投资。这些举措预计将在未来三年内降低制造成本并实现高容量生产。
到2030年，行业分析师预计摩擦电池制造的全球年收入将达到数亿美元，主要在消费电子、可穿戴设备和工业传感器领域。因此，预计到2030年，全球物联网设备预计将超过300亿台，摩擦电能量收集器将为分布式传感器网络提供免维护电源解决方案。TDK公司等企业现在已在为亚、欧和北美的设备制造商提供先进的摩擦电模块做好准备。
总体而言，摩擦电池制造的前景在2025年及以后都非常积极，随着技术和市场采用的稳步进展，材料供应商、设备制造商和最终用户之间的强合作将对扩大生产和实现这一新型能源解决方案的商业潜力至关重要。
未来展望：颠覆性趋势与战略机会
随着电池行业朝着更可持续和高效的技术转型，摩擦电池制造正逐步显现出颠覆性趋势，在2025年及以后对该领域产生重大影响。摩擦电纳米发电机（TENGs）利用机械运动通过接触电气化生成电能，正愈发被认为适合集成到下一代电池系统中。主要行业参与者和研究机构正在加快提升制造流程并商业化摩擦电解决方案的努力，旨在满足对灵活、自供电和环保能量储存设备日益增长的需求。
- 到2025年，多个试点项目正在开展，以将摩擦电纳米发电机技术融入商业电池生产线。例如，松下公司已宣布与行业伙伴共同努力开发混合能量储存装置，将锂离子化学与摩擦电收集层相结合，目标是可穿戴电子和物联网市场。
- 三星电子正在投资研究合作，以优化摩擦电池架构，使其适应柔性和可拉伸基材，目标是推动下一代智能纺织品和医疗设备的实现。该公司的发展路径图建议利用这些技术的初始产品推出将早在2026年。
- 行业协会如国际电池理事会和弗劳恩霍夫协会积极支持摩擦电能量设备的标准化和制造最佳实践的发展，认识到确保质量、安全性和可规模化的必要性。
- 同时，努力解决摩擦电池制造中的关键挑战，包括材料耐用性、大规模工艺集成和最大化能源转化效率。例如，LG公司正在进行先进材料研究，以提高摩擦电材料经受重复机械应力时的长寿命和输出表现。
展望未来，预计接下来的几年将看到摩擦电池制造领域战略合作和投资的快速扩大，特别是随着对分布式、免维护电源的需求增长。摩擦电纳米发电机技术与传统电池化学的融合可能为消费电子、远程传感器和微移动解决方案的能量收集开辟新机会。行业专家预计，到2020年代末，摩擦电池将开始实现主流采用，得益于可规模化制造、材料科学和系统集成的进展，这些努力由领先的科技公司和联盟主导。
来源与参考
- 新能技术开发组织（NEDO）
- GE研究
- Nanogrande
- IEEE
- 浙江大学
- 杜邦
- 意法半导体（STMicroelectronics）
- 日产汽车公司
- Flex
- UL LLC
- ASTM国际
- 欧洲委员会环境总司
- ABB
- 西门子
- 国际电池理事会
- 弗劳恩霍夫协会
- LG公司
