8月31日,美國科技博客ReadWrite近日刊文稱,在可穿戴設(shè)備發(fā)展的過程中,電池是最大的限制因素之一。盡管電池技術(shù)仍在發(fā)展,但發(fā)展速度很慢。
目前,提高能效、優(yōu)化電池是可穿戴設(shè)備發(fā)展過程中優(yōu)先級最高的工作。業(yè)內(nèi)正在開發(fā)體積更小、效率更高、續(xù)航時間更長的能源形式。在開發(fā)可穿戴設(shè)備時,電池的尺寸、外形、容量和可靠性都是需要考慮的因素。
以下是可替代傳統(tǒng)電池的其他能源形式:
起點:鋰電池
紐扣電池,例如在藥店中有售、被用在計算器和心率帶中的CR2032就是一種鋰電池。此外,還有一些尺寸更小的鋰電池,例如用于助聽器的CR1225。這些電池的容量隨著尺寸的縮小而下降。大部分這樣的電池是一次性的,通常被用在助聽器、汽車遙控鑰匙、燈開關(guān)、門鈴,以及最初的可穿戴計算設(shè)備中。在需要方便更換電池的情況下,這些紐扣電池將繼續(xù)得到應(yīng)用。
扁平電池
扁平電池通常也采用了鋰電池技術(shù)。由于支持充電并有著合適的尺寸,這些電池被大量應(yīng)用至智能手機和手持設(shè)備中。由于體積決定了電池容量,因此這類扁平電池的體積要大于紐扣電池。這樣的電池也適合扁平狀的可穿戴設(shè)備,例如植入外衣的設(shè)備,以及掛在墻壁或家具上的遠程監(jiān)控設(shè)備等。
袋裝電池
袋裝電池是被包裹在塑料或聚合物中的鋰電池組。這類電池可以有更多的外形和厚度,因此適合幾乎任何小型封裝的設(shè)備。這些電池也被用在手機中。這類電池的一大缺點在于某些時候電池封裝內(nèi)會出現(xiàn)氣體,這會導(dǎo)致電池膨脹甚至爆炸。此類電池的外殼必須留有一定空間,以減小爆炸的風(fēng)險。
石墨烯電池
這類電池吸引了材料科學(xué)領(lǐng)域的密切關(guān)注,可能代表了未來的發(fā)展趨勢。在所有電池種類中,石墨烯電池是有著最高能量密度的電池形式之一,此外也有著較大的儲存容量。目前,相對于其他類型電池,石墨烯電池的價格更貴,因此在市場上尚未普及。石墨烯電池技術(shù)還有很多方面需要改進,這在未來幾年中值得關(guān)注。
超級電容
相對于普通電容,超級電容的充電泄漏很小,并有著很高的電容值。基于不同的應(yīng)用場景,超級電容可以被作為主要電源,也可以作為傳統(tǒng)電池的備份。超級電容的尺寸可能很小,但電容值能達到1法,甚至更高。超級電容可被用于低電流的可穿戴設(shè)備。此外,超級電容的充電時間遠小于電池。例如,一個0.47法、5.5伏的紐扣狀電容直徑為11.5毫米,厚度為5毫米,與CR1225紐扣電池相仿。不過,即使是最大的電容,能存儲的電量也僅為傳統(tǒng)電池的1/10。以上所說的電容電力僅為4毫安時,低于CR1225的50毫安時。
能量采集
過去幾年,多種形式的能量采集技術(shù)吸引了越來越多的關(guān)注,這些能量采集技術(shù)可被用于給電池或電容充電。能被轉(zhuǎn)換為電力的能源形式包括機械動力(包括平移、振動和轉(zhuǎn)動)、熱、壓電效應(yīng),以及射頻電磁波。例如,應(yīng)用在車胎胎壓監(jiān)控裝置中的機械動力充電電池就是這樣的例子。只要汽車沒有長時間閑置,這樣的胎壓監(jiān)控裝置就會一直有電。
隨著可穿戴設(shè)備類型越來越多,對小尺寸長待機設(shè)備、遠程發(fā)送及轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,以及更強大的機器智能的需求將帶來更高的能效以及電池容量。如果我們未能持續(xù)改進電池,那么整個可穿戴設(shè)備產(chǎn)業(yè)將會“斷電”。(李瑋)