《電子技術(shù)應(yīng)用》
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可穿戴瓶頸 電池如何制約產(chǎn)業(yè)前景

2015-10-27

  目前,可穿戴設(shè)備集中發(fā)展的很快,形式也變得多樣化,比如手表,腕帶,眼鏡,襪子,衣服,等等。今年,可穿戴技術(shù)的發(fā)展速度尤為明顯,因?yàn)樵絹碓蕉嗳艘呀?jīng)開始接受可穿戴設(shè)備。不過,相比于快速創(chuàng)新的可穿戴設(shè)備,可穿戴電池的發(fā)展速度似乎比較緩慢。盡管絕大多數(shù)可穿戴設(shè)備使用了超低能耗的BLE技術(shù)(藍(lán)牙低能耗技術(shù)),但用戶依然需要頻繁充電來確保設(shè)備電量充足。

  對于可穿戴設(shè)備制造商而言,提供高效的可穿戴電池是急需解決的問題;而站在可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)師的角度,他們也非常期待能有高質(zhì)量的電池,因?yàn)橹挥羞@樣,才能吸引更多消費(fèi)者喜歡使用他們的設(shè)備。本文將針對當(dāng)下不同類型的可穿戴電池,從優(yōu)勢和局限性兩方面進(jìn)行了深入分析:

  能量收集

  能量收集是指獲取外部能量的過程,并且將這些外部能量轉(zhuǎn)化成為電子能量。外部能量源包括動(dòng)能(運(yùn)動(dòng),震動(dòng),旋轉(zhuǎn)),太陽能(光能),熱能,壓電(利用來源于運(yùn)動(dòng)的多余能量),甚至還有無線電波。關(guān)于能量收集有一篇文章可以參考,請點(diǎn)擊這里。

  優(yōu)勢:

  能量收集可以幫助可穿戴設(shè)備變得更加獨(dú)立,至少可以不需要過度依賴外接電源。

  太陽能可以與智能服裝完美契合,因?yàn)檫@種方式可以從太陽吸收能量,并直接使用。

  熱電能量收集可以為那些直接貼在皮膚上的設(shè)備提供一種解決方案,比如智能暖寶。這種能量源往往可以提供很高的能量。

  無損失能源可以在你運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生。

  劣勢:

  壓電法產(chǎn)生的能量相對較小。

  通過運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能,能被有效轉(zhuǎn)化的也非常少。

  鋰離子電池

  相比于過去的鎳鉻蓄電池,鋰離子電池終于“占領(lǐng)”了絕大部分市場,一般而言,廠商會(huì)把鋰離子電池制造成硬幣形狀,普及度也很高,普通的街邊小店就能買到;應(yīng)用范圍也很廣,計(jì)算器、可穿戴心率監(jiān)測器都可以使用。不過,對于那些專用與可穿戴設(shè)備里的鋰離子電池,通常是那種規(guī)格更小一些的紐扣電池(比如CR1225)。還有一種比較受歡迎的鋰離子電池,就是袋裝電池,它會(huì)包含一堆電池,然后可以被放在一個(gè)塑料袋或是高分子聚合袋里面。袋裝電池非常便于攜帶,因?yàn)樗鼛缀蹩梢苑胚M(jìn)任何小口袋里。

  優(yōu)勢:

  鋰離子電池非常小,而且質(zhì)量也很輕。

  鋰離子電池只需少量維護(hù)保養(yǎng),而且成本也非常低。

  絕大多數(shù)鋰離子電池用完即可丟棄,因?yàn)樗鼈儗Νh(huán)境的損壞很小。

  鋰離子電池長久耐用。

  缺點(diǎn):

  鋰離子電池會(huì)的體積越小,存儲的電量也就越少。

  鋰離子電池屬于易損品,為了安全使用需要對電路進(jìn)行有效保護(hù)。

  受制于老化問題。

  在生產(chǎn)制造階段經(jīng)常需要變化。

  袋裝鋰離子電池有爆炸的風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)殡姵睾桶b袋之間可能會(huì)產(chǎn)生能夠引起爆炸的氣體。

  薄膜電池

  薄膜電視是一種非常薄的電池。這種可充電式電池和鋰離子電池使用的技術(shù)非常相似。國外媒體曾發(fā)表過一篇闡述薄膜電池的文章,更多詳情可以點(diǎn)擊在這里。不過在此,我們更多地專注在薄膜電池的優(yōu)勢和劣勢這兩方面。

  優(yōu)勢:

  薄膜電池是以平面形態(tài)開發(fā)的,這樣可以適用于那些較薄的可穿戴設(shè)備,比如電子皮膚設(shè)備或某些測量可穿戴設(shè)備。

  他們可以說是超級精簡版的電池。

  雖然價(jià)格較低,但是卻能支持高能量密度。

  可以根據(jù)不同目的,適用于任何規(guī)格的設(shè)備

  十分安全

  缺點(diǎn):

  薄膜電池的體積決定了它們的電力容量。因此,如果他們想要獲得和紐扣電池一樣的電量,就需要延展出更大的面積。

  由于他們非常薄,因此耗電速度會(huì)比較快,所以需要頻繁充電確保長時(shí)間使用,這也讓薄膜電池的使用范圍變得更加局限,只能在一些小型可穿戴設(shè)備上使用。

  石墨烯電池

  石墨烯電池是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運(yùn)動(dòng)的特性,開發(fā)出的一種新能源電池。石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體??梢哉f,這種材料非常令人興奮,目前很多科學(xué)家都在研究開發(fā)這種技術(shù),預(yù)計(jì)未來電池的下一波浪潮就將由石墨烯電池來引領(lǐng)。

  優(yōu)勢:

  石墨烯電池被認(rèn)為是目前所有電池類型中能量密度最高的。

  石墨烯電池也有較高的電量存儲能力。

  劣勢:

  相比于其他類型的電池,石墨烯電池的價(jià)格更貴。

  目前仍在開發(fā)階段。

  在未來的五年時(shí)間里,可穿戴設(shè)備數(shù)量預(yù)計(jì)會(huì)呈爆炸性增長,這意味著,體積更小,續(xù)航能力更長的電池需求將會(huì)大幅增加。我們也都能夠預(yù)知,智能程度越高的設(shè)備對能耗效率的追求也會(huì)越高。根據(jù)目前市場上各種可穿戴設(shè)備的使用情況,可以說,各種電池的水平其實(shí)不差上下,各自也都有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。不過,科學(xué)家和工程師正在努力提升電池能力,并進(jìn)一步減少電池對環(huán)境造成的損壞。我們真的非常期待一個(gè)搭載著高效電池的可穿戴行業(yè)蓬勃發(fā)展!


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