移动设备最大瓶颈:到底如何突破电池?

2014-07-15 12:53:01来源: 腾讯科技
  
腾讯科技讯 美国科技博客ReadWrite近日撰文,对移动设备使用的电池技术现状进行了剖析,认为倘若不尽快在这一领域实现突破,可能会阻碍移动行业的未来发展。
以下为文章全文:
未来的某一天,我的身体、口袋和房子里都会布满各种各样的智能设备,只需要通过语音、手势或手指的点击,便可控制我生活中的几乎所有事情。这种体验实在是太酷了——但美中不足的是,我无法摆脱杂乱电线的束缚。
这些大煞风景的电线,令这番本应幸福满满的场景瞬间变得索然无味:倘若我忘记给手机或可穿戴设备充电,或者忘记携带备用电池和充电线缆,便会瞬间被打回原形——所有设备之间的连接都会被切断。
这实在是太可惜了。当今时代正在经历飞速的创新,但电池技术却裹足不前。各大企业都在不遗余力地通过变通方式弥补这一不足,但变通终归只是变通,永远无法彻底解决问题。与此同时,越来越多的设备、应用和配件都在加强各自的移动属性,所以,今天的小烦恼可能成为明天的大问题,甚至是一个影响深远的系统化问题。
倘若未来世界果真要依赖电池,人类确实任重道远。
续航时间过短
当我离开家时,我的手机就会通知我的智能家居系统关闭房间的所有照明。我的智能手表还会在收到短信时发出震动提醒。这不是什么重要信息,所以我还是接着往前走。由于健身手环上的数据表明,我昨晚的睡眠质量很高,所以我步履轻盈。但我并不着急,因为手机信息显示,公交车晚点了7分钟,因此时间很充裕。于是,我用蓝牙无线耳机接了一个朋友的电话。
我全身上下都融入了无线网络,而智能手机成为了这一切的核心所在。
不久后,我的电池耗光了。于是,我回到了1989年。我不得不使用纸质地图查看道路,不得不向周围的陌生人问路,还要通过几乎已经绝迹的公用电话与人保持联系。我来到一间咖啡厅,那里可以用PayPal付费,但我现在没法启动应用,只能从口袋最里费劲地找出几枚硬币,才勉强买到一杯咖啡。
最后,我来到家门口,但智能家居系统却一无所知。所以,我只能用机械钥匙打开门,然后摸黑来到电灯旁。由于伸手不见五指,所以小腿因为撞击到各种家具而伤痕累累。
尽管我不愿承认,但这种情况并非偶然。好在我通常离家不远。但由于美国运输安全管理局出台了新规,所以国际旅行者恐怕就没有那么幸运了。
坐飞机来美国的外国人在经过安检之前,必须确保他们的电子产品能够开机。如果你被抽中需要接受检查,但你的手机、平板电脑、电子阅读器和其他设备却无法开机,你可能会被拒绝登机。
试想,倘若你碰上这种情况,会作何选择:你会为了上飞机而扔掉手机?还是冒着错过飞机的风险,找一个插座给设备充电?如果你的充电器或充电线放在托运行李中又该如何是好?这些都是十分艰难的选择,但从当前的电池技术来看,很多人都难免会遇到类似的问题。
没有电池,就没有移动
多数时候,我都会随身携带充电器、充电线和外置电池——旅行时还会多带一块。
有备无患是必要的,但由于我的无线耳机、健身手环、电子阅读器、平板电脑、热点和笔记本等各种设备接连出现没电的状况,已经我不堪其扰。在这些设备中,iPhone无疑是最重要的一款。
从2007年的第一代iPhone到最新的iPhone 5s,苹果智能手机的电池容量仅增长了12%。第一代iPhone为1400毫安时,iPhone 5s约为1570毫安时。相比于三星Galaxy S5的2800毫安时,这的确小得可怜,但后者在扩大电池容量的同时也将屏幕尺寸增加到5.1英寸,基本没有什么实质性的改变。
苹果还对iOS软件进行了一定的优化,同时考虑了能耗问题。正因如此,iPhone的预计电池使用时间在整个过程中基本保持一致。这很了不起,毕竟iPhone增加了视网膜显示屏和更强大的处理器。
但在实际使用中,对用户体验却没有太大改善。尽管苹果通过优化提升了软件的能源效率——例如,在后台程序一段时间处于不活跃状态后,iOS便会将其停止——我的iPhone仍然很难实现全天续航。诚然,我是一个重度电子设备用户,而且会将iPhone与其他很多设备和服务关联起来。但如果科技行业所设想的乌托邦式的联网世界果真出现,相信多数人也将遭遇类似的窘境。
有传言称,苹果公司将推出两款屏幕尺寸更大的iPhone 6——4.7英寸和5.5英寸的版本分别采用1800毫安时和2500毫安时的电池。即便消息属实,也无法带来太大的改善,毕竟手机屏幕越大,耗电量也势必随之增高。
再来看看苹果的竞争对手:最新一代Android操作系统可能会给偏爱大屏的Android阵营带来一丝福音。即将安装在Nexus 5智能手机和Nexus 7平板电脑上的上的Android L系统将内置Project Volta节能功能,最多可以将手机的电池续航时间提升36%。
这就是当今移动技术的现状:由于缺乏更加强大的电池,企业必须绞尽脑汁采取各种变通方案,以便在现有的电池容量下,尽可能地延长续航时间。
可穿戴设备挑战艰巨
对可穿戴设备而言,电池续航时间可能会构成更大的影响。受到设备体积的限制,这些设备的制造商无法使用更大容量的电池。
这也导致Pebble等企业不得不做出妥协。这家创业公司没有采用液晶屏,而是使用了更加节能的电子墨水显示屏,才实现了4至7天的续航时间。而LG等企业似乎拒绝接受现实:LG G Android Wear智能手表选择了1.5英寸全彩触摸屏,无论是使用感受还是显示效果都堪称一流。但可惜的是,它单次充电大概只能续航一天半的时间。
有些可穿戴设备甚至直接抛弃了屏幕,完全依赖移动应用和手机屏幕来显示数据,例如Shine、Ringly和Jawbone UP24。
不过,这些设备至少不会像传统配件那样,榨取本就不够富裕的手机电池容量。你可以将此归功于低功耗蓝牙技术(BLE)。传统蓝牙由于需要随时连接,所以会极大地消耗智能手机的电量。但有了BLE,这种技术的效率得到了极大地提升。
BLE或许可以节能,但却无法真正增加智能手机电池容量,也无法增加依赖智能手机的设备电量。唯一能够解决这个问题的,只有新一代电池技术。
电池突破路在何方?
工程师和科学家都在加紧研究新一代电池技术,有些甚至已经取得了一些鼓舞人心的突破。但问题在于,没有多少技术突破能够真正投入商用。
石墨烯电池可以用更小的空间和更轻的重量储存更多的电量,但依然能保持稳定性。实验证明,硅珠(Silicon bead)也可以提升手机中的锂电池容量。微电池(microbattery)也已经重新设想了正负极的工作方式,从而生产出体积小巧但容量巨大的电池。
如今,研究人员都对空气电极技术很感兴趣,它能以更低的成本将手机电池的续航时间翻倍。科学家仍在研究碳纳米材料和其他纳米管技术,以便从物理上重构电池的微观结构,实现更好的性能和持久力。
有些项目希望改变电池材料,还有一些只是希望改进现有的锂电池技术。研究显示,硅海绵(Silicon sponge)已经可以改善锂电池的性能,原因是它具备超薄的超级电容板,能作为独立能源使用。
这听起来似乎都很不错,可是都有哪些设备使用了这些电池呢?没有,因为这些技术均未实现商用。
如果说尚存一线希望的话,那就是Amprius。这家硅谷创业公司刚刚制作了一种新型锂电池,容量可以较现有电池增加约20%。与其他新电池技术不同,该公司的产品已经开始发货。他们已经融资3000万美元,有望借此开发比现有锂电池容量高出50%的产品。
希望这一目标可以早日实现。但尽管如此,却仍按无法从实质上改变移动电池的容量。尽快开发更加先进的电池技术已然成为当务之急,倘若这一天来得太迟,可能会导致移动技术的未来陷入停滞。(长歌)

关键字:移动设备  电池

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0715/article_35160.html
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