生物充電器挑戰電池續航瓶頸
核心提示: 智能手機電量不足、低能量是影響智能設備使用的痛點。目前眾廠商的研發團隊正極力在電池和續航能力上尋求突破,以滿足強烈的市
智能手機電量不足、低能量是影響智能設備使用的“痛點”。目前眾廠商的研發團隊正極力在電池和續航能力上尋求突破,以滿足強烈的市場需求。
據國外媒體報道,目前,智利幾位工程師最新研制一種生物充電器“E-Kaia”,只需將手機、平板電腦等設備充電線插入室內植物土壤中便能充電,產品有望于今年年底實現銷售。
處于實驗室的生物充電器距離產業化或許還需時日,但這反映出,前言技術對發現新材料解決電池續航能力的積極態度。伴隨技術進步,電池續航能力或許將不再是痛點。
花樣翻新的生物充電器
根據媒體報告,E-Kaia從植物土壤中獲取能量,再轉換成為電能傳輸至手機等設備。E-Kaia的工作原理是植物在進行光合作用過程中會制造有機物質促進其生長,它將轉換光能成為化學能。在植物根莖周圍,微生物會分解這些有機物質產生能量促使植物生長,但會有一些電流作為副產物釋放出來。陽光進入植物葉綠體,水分解為氧氣、質子和電子。生物充電器的特征是一個電極捕獲電子,再將它們以電流形式傳輸至用電設備。
一株植物生物充電器可輸出電壓為5伏,輸出電流為600毫安,可以對智能手機充電1個半小時,也可以對臺燈等設備充電。據悉,這支設計團隊已得到智利經濟發展局的資金支持。
對于生物充電器的探索并非僅有智利。去年8月,美國化學學會推出一個貼在身上的生物電池,通過人體排汗來獲取能量。這種生物電池的能源來自乳酸,而乳酸存在于人劇烈活動后的汗水中。這一技術不久就能用于心臟監護器、電子表,甚至是智能手機。
美國化學學會報告表示:“這是第一個利用汗水的裝置,現在能量還不夠高,只有4微瓦,我們正在進行提升,以便能驅動小的電子裝置。”
另在去年年初,英國《每日郵報》報道稱,英國布里斯托爾市的一家機器人研究所在梅琳達和比爾?蓋茨基金會資助下,成功實現用人類尿液培養微生物燃料電池來為手機充電。
目前,智能手機電量不足、低能量狀態已影響正常的使用體驗。如果哪一款生物充電器真的能研制成功,以后外出就不用擔心手機續航問題。
難破電池技術瓶頸
值得注意的是,生物充電器技術還在研究中,其研發周期與量產使用時間還是未知數。事實上,業內一直在探索電池續航能力的解決之道。最早手機多使用的是鎳鎘電池,鎳鎘電池有著嚴重的記憶效應,每次必須完全放電后才能對其進行充電,否則電池就會進行記憶縮短使用時間。且鎘元素有毒,鎳鎘電池在長時間通話后還會發熱變形。
此后,鎳氫電池開始用在手機中使用。相比鎳鎘電池其更輕、更薄、不再有毒,且能量密度也有所增大,同時電池記憶效應大大減小(仍需20次完全充放電),不過發熱變形問題依然存在。
鋰離子電池的使用是手機電池革命的里程碑。其重量很輕,與鎳氫電池相比能量密度提升30%,不再有記憶效應。隨著科技的發展又出現鋰聚合物電池,其不但體積更小容量更高。從2007年1月第一代iPhone發布至今,鋰電池技術被廣泛應用。
近日,有消息稱,三星研發人員采用硅作電池陽極(可提供比普通電池更大的容量),并覆蓋石墨烯層來提高電池密度和壽命。在實驗中,此電池能量密度是日常所使用電池的1.5到1.8倍。一般情況下,智能手機續航時間不足12小時,升級版電池可以為智能手機提供21小時續航時間。所以,正常情況下,手機差不多可以使用兩天。
不過,從目前研發進度上,三星想要在Galaxy S7(或其他設備)上使用這款升級版電池還是不太現實的。對于這樣一個實驗項目,三星方面還需數年時間才能將其投產。不過,之后卻無后續。
分析人士指出,手機電池短期內基本沒有革命性突破的可能,目前的技術無非是對現有各種電極材料進行改性,開發出一種新材料并達到產業化非常困難,短期不可能實現。
嘗試應用微調
雖近期內手機電池容量和續航時間難以得到質的飛越,但各廠商便通過軟件優化及相應新技術就能“曲線救國”。
無線充電技術目前較為火爆,由供電設備(充電器)將能量傳送至用電裝置,該裝置使用接收到的能量對電池充電,達到為手機充電的效果。
OPPO通過技術使其產品充電功率更高,電量轉化率達到95%。最快充電速度比一般手機充電技術快4倍以上。值得一提的是,其30分鐘就能為一款3000mAh電池充到75%的電量。
無獨有偶,聯發科公布了內置于PMIC電源管理集成電路中的一項快速充電技術。另有廠家嘗試MaxCharge技術的全集成5A單節鋰離子(Li-ion)電池充電器電路。與現有電池充電器相比,這款器件將充電時間減少一半以上,最高可將充電時間減少60%,這讓用戶可以實現快速充電的同時又不會受到發熱過量的困擾。
手機廠商也會根據自身產品特點進行相應優化。不過,基本上還是從降低屏幕亮度、關閉WiFi及蜂窩網絡、降低處理器主頻等方面來進行,更有一些極端方式讓其只保留通話功能來延長續航。
谷歌在最新發布的Android M系統依舊側重電池續航優化(主要是降低Google Play、屏幕喚醒等的功耗)。為了能進一步增加續航時間,其還在Android M中引入一個名為“Doze”(打盹)的新功能,以延長續航時間。所謂Doze功能,就是通過動作檢測用戶是否在使用手機,當手機被閑置時自動進入低功耗模式。而當用戶再次拿起手機時,自動恢復到正常使用模式。據外媒測試,使用Doze后,在相同條件下待機時間是之前的2.7倍。
許多開發者推出的省電APP軟件,如省電大師、金山電池醫生、點心省電、360省電王等,一些不過其原理大都相同,功能也相似,相比手機自帶的省電模式,用戶可控制的選項更多,觀看數據更為直觀,還有一些像夜間省電(在用戶睡覺時間的省電模式)、可直接關閉統計數據耗電大的軟件的小功能,也是機身自帶省電模式所不具備的。