理想的电池技术

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2012-01-22 08:00

电子设备的续航能力并不一直是大家关注的重点。早在那个诺基亚 1110 的时代,我们还未曾担心过续航时间会给我们带来什么太大的问题——直到智能设备的普及为止。如今,智能手机用户几乎不可能再像以前一样,一个星期为设备充一次电。这是怎么回事?难道这几年间电池技术退化了?恰恰相反,在这几年间,电池技术不仅没有退化,还稍稍有所发展。问题的结症在于电子设备本身的发展速度已经超过了电池技术的进化速度。更大,分辨率更高的屏幕,速度更快的中央处理器, WLAN 和蓝牙无线技术,各式各样的传感器,甚至越来越纤细的机身,都是设备续航能力下降的罪魁祸首。时至今日,续航能力已然是智能手机用户最头疼的短板之一,我们想要手中的设备更加强大,更加轻薄,却同时希望它不要总是弹出电量低的提示窗口。很显然,厂商听到了用户们的呼声,为用户设计了各种提升续航能力的方式,让我们的移动设备能够离开电源线,多飞一会。

电池可更换

电池可以更换几乎是伴随着移动设备一同产生的,不过它恐怕称不上是一种技术,而是一种延长手机续航能力的手段。早在大哥大那个年代,手机的电池就已经可以自由更换了。第一台进入中国市场的手机——俗称大哥大的摩托罗拉 3200 不仅标配 750 毫安时的电池,还有一款 1500 毫安时的电池可供用户选购。 不过受当时的集成电路与电池技术限制,纵然摩托罗拉 3200 有一块砖头一般的电池,它也只能使用大概 30 分钟到 1 小时左右的时间,待机时间仅标称 8 小时。而时至今日,几乎市场上的所有手机都能够更换电池,让用户能够尽量不间断地延续自己的移动体验。飞利浦推出的一款手机甚至可以直接使用 7 号电池给设备供电,给用户提供了更多选择。不过有些手机制造厂商,诸如魅族、诺基亚和苹果公司出于手机外形整体美感考虑剥夺了用户更换电池的权利,不知道未来是否会有更多厂商加入他们的行列。

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图为 Philips Xenium NRG 手机,可以选用 7 号电池供电

电池容量提升

回顾最早进入中国市场的手机——摩托罗拉 3200 标配的电池只有 750 毫安时。纵观时下的移动设备市场,如果一台智能手机没有一块标称上千毫安时的电池,它的制造厂商应该为此感到羞愧。更有甚者的是,一些配件厂商已经在生产一些特殊的 “商务电池”,其标称容量可以达到两千毫安时以上(虽然我没有验证过)。如果不在意手机的外形,市场上也有一些配备超大容量电池的手机供用户选购,这些手机也以此为卖点。总体来说由于对电池的容量进行提升会带来一些安全性隐患,也影响手机的厚度并间接影响整体美感,因此提升电池容量已经不再是大部分厂商热衷于做的一件事情之一了。但究其根本,提升电池容量最大的限制来自于技术方面的原因,目前还没有什么技术能够将同样体积的电池容量大幅度的提升。值得一提的是,摩托罗拉公司在本次 CES 2012 上展示的新款 Android 智能手机 RAZR MAXX 拥有一块 3300 毫安时的电池(标配),与此同时该机器的厚度却仅有 8.99 毫米。摩托罗拉官方声称这块电池能够支撑手机通话 21 小时以上,或者上网冲浪 7 个小时。由此可见,通过电池容量的提升延长续航能力也不是完全被抛弃的选择之一,随着集成电路技术的发展,再纤薄的机身内部也能腾出足够大的空间容下一块巨型电池。

摩托罗拉公司生产的 RAZER MAXX 智能手机

充电更加方便

如果能够更方便的充电,随时随地的给电池补充能量,是否也能一定程度上缓解电池的负担呢?很久以前,手机只能够通过配套的专用充电器进行充电。索尼爱立信,诺基亚各成一体,互不兼容。后来伴随着电脑的普及,一些手机可以通过 USB 口充电了,一定程度上来说便利了许多。但要说对充电便利性贡献最大的,恐怕还是 MicroUSB 接口的统一了,自此以后,许多厂商生产的手机都能够通过 5V 1A 的标准 MicroUSB 接口充电器/ USB 连接线充电了,就连苹果公司也为旗下的产品推出了 MicroUSB 接口转换器。 另一个值得一提的就是无线充电的普及。虽然目前的无线充电技术还存在距离短、能量损失大等诸多缺陷,但也称的上是一种变革, Palm(现在是 HP)生产的 WebOS 产品所使用的点金石充电系统就属于无线充电技术的一种,用户只需要将手机放在点金石上,充电就会自动开始,无需连接任何线路。当然,无线充电技术并不仅仅是 WebOS 设备的专利,不少厂商也在生产无线充电外设,不过基本上都大同小异,连缺点都如出一辙。

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WebOS 设备采用的无线充电器 “点金石”

无线充电技术也带了许多其他的可能性, ifanr 在 CES 2012 上采访了无线充电技术研发厂商 Fulton Innovation 的 Dave Baarman 。他强调 “无线供电技术并不仅仅是为了给产品充电,而是使得智能设备更加智能的基础。无线充电技术也为下一代智能的设备的变革作出了卓越的贡献,给创新的消费类电子产品带来更多可能性。”“不仅仅是无线,而是更加便携。”

完整视频:


Fulton Innovation 也确实将无线充电技术——准确来说是无线供电技术应用到了许多富有创新意义的产品上:比如会自己在货架上闪动的杂志——由于货架上安装了无线供电设施,无需担心杂志内部电池的耗尽问题。更富有变革意义的是, Fulton 生产了特殊的印刷设备,外包装或者杂志生产厂商可以利用这种设备方便的制造需要在货架上闪动的印刷品,所有无线供电需要的集成电路和微型灯泡都能够一次成型。 Fulton 的技术也能为许多已有的产品带来改变。打个比方,一些电动玩具厂商在产品出厂前就给玩具装配了电池,以便于买家在商场里试用这些玩具。相应地,这也会带来一些麻烦,因为电池有可能会耗尽或者产生漏液。如果采用 Fulton 的无线供电技术为这些玩具供电,这些问题自然也就迎刃而解了。当然,这项无线技术也能给移动设备充电,只需要为设备配置特制的无线供电接收器即可。想象一下,以后你走进超市以后,各类产品的包装不再会傻傻地反射着超市日光灯撒下的光芒,而是会自己主动闪烁着 “加量不加价” 这样富有诱惑性的字眼,而杂志也能够在货架上勇敢地点亮当月的专题报道,他们是否会对你更有吸引力? Fulton 还将无线充电技术引入到汽车上,作为车载系统的一部分,让你的点烟器能够重新回到自己的岗位上。

完整视频:

充电速度更快

可能现代手机用户已经觉得非常难以想象,但事实是摩托罗拉 3200 那块 750 毫安时的电池居然要花费 5 个小时来充满。得益于锂电池技术的发展,现代手机电池充满的时间已经缩短到两至三个小时左右——还时常有人觉得很慢。电池的充电速度当然是用户值得考量的指标之一,特别是由于如今锂电池已经不存在记忆效应,用户很可能希望利用零散的时间碎片给手机充电,并期待电池尽快重新焕发活力。索尼公司显然是电池快速充电技术的先驱之一,旗下数款 MP3 已经用上了这个功能。其 3 分钟快速充电技术能够让 MP3 充电 3 分钟就即能使用 90 分钟,不过完全充满整个电池仍然需要 1.5 小时。日本的 JFE Engineering Corp 也在研制类似技术,不过目标是将其应用在电动汽车上。该技术在 3 分钟内充入电动车蓄电池的电力能够支撑电动车行驶 100 公里,让电动汽车充电时间过长的短板得以弥补。虽然目前还没有厂商将这项技术应用到手机上,但我仍然十分期待它能够配备到未来的移动设备当中。

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采用了 3 分钟快速充电技术的索尼 B160 MP3

太阳能充电

太阳能计算器大家可能都已经耳熟能详了,不过太阳能手机大家可能见得比较少。作为目前全球出货最多的智能手机厂商,三星也生产了不止一款太阳能手机。将太阳能技术应用到手机上当然显得十分新颖,不过实际效果却让人感到有些心灰意冷:三星公司官方的数据显示,三星 E1107 在光照 1 小时的情况下可以延续 5~10 分钟的通话或者收发 20 条短信。这里所默认设定的光照强度为 80000 勒克斯 (Lax)。何况手机常常呆的地方显然没有普照的阳光。如果太阳能电池板的转换效率不能在短期内大幅提升,采用太阳能技术的手机毫无疑问前途堪忧。

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三星 Guru E1107 太阳能手机,主要面对印度某些供电困难的农村市场

燃料电池

这项技术十分有前途,以至于苹果公司都在试图将其申请专利。想象一下,以后手机没电了,只要往电池里注入一些燃料就能重新让它恢复活力,这真是一件非常激动人心的事情。 2002 年,以色列特拉维夫大学(Tel Aviv Univ.)首先开发成功了直接使用甲醇产生电力的手机燃料电池。安装到手机上使用时,10ml 的甲醇可以持续 13.5 小时的通话时间和 642 小时的待机时间。东芝,索尼和 NEC 等公司也在纷纷研制相关技术。目前燃料电池技术遇到的阻力主要在于输出功率较小,且造价不菲。

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东芝公司研制的 Dynario 的小型甲醇燃料电池,灌入甲醇就能产生电力

我梦想中的移动设备电池

我梦想中的移动设备电池应该具有这样一些特性:他应该能够在短时间内快速,便捷地完成充电,让移动设备重新焕发生机。它也应该拥有足够大的容量,能够在不能补充电力的情况下支撑移动设备完成长达数天的使用。最重要的是,移动设备的电池应该有一个统一,通用的形态,当需要更换时,我应该能够从各种方便的途径找到它的廉价替代品。希望开放移动终端平台(Open Mobile Terminal Platform , OMTP)组织能够在统一移动设备 USB 接口规范之后,再一次发力,统一移动设备的电池规格。不知道各位读者对于移动设备的电池技术有何感想?

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“我不害怕计算机,我害怕没有计算机。”–艾萨克.艾西莫夫(Isaac Asimov)

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