生物充电器挑战电池续航瓶颈

智能手机电量不足、低能量是影响智能设备使用的“痛点”。目前众厂商的研发团队正极力在电池和续航能力上寻求突破,以满足强烈的市场需求。

据国外媒体报道,目前,智利几位工程师最新研制一种生物充电器“E-Kaia”,只需将手机、平板电脑等设备充电线插入室内植物土壤中便能充电,产品有望于今年年底实现销售。

处于实验室的生物充电器距离产业化或许还需时日,但这反映出,前言技术对发现新材料解决电池续航能力的积极态度。伴随技术进步,电池续航能力或许将不再是痛点。

花样翻新的生物充电器

根据媒体报告,E-Kaia从植物土壤中获取能量,再转换成为电能传输至手机等设备。E-Kaia的工作原理是植物在进行光合作用过程中会制造有机物质促进其生长,它将转换光能成为化学能。在植物根茎周围,微生物会分解这些有机物质产生能量促使植物生长,但会有一些电流作为副产物释放出来。阳光进入植物叶绿体,水分解为氧气、质子和电子。生物充电器的特征是一个电极捕获电子,再将它们以电流形式传输至用电设备。

一株植物生物充电器可输出电压为5伏,输出电流为600毫安,可以对智能手机充电1个半小时,也可以对台灯等设备充电。据悉,这支设计团队已得到智利经济发展局的资金支持。

对于生物充电器的探索并非仅有智利。去年8月,美国化学学会推出一个贴在身上的生物电池,通过人体排汗来获取能量。这种生物电池的能源来自乳酸,而乳酸存在于人剧烈活动后的汗水中。这一技术不久就能用于心脏监护器、电子表,甚至是智能手机。

美国化学学会报告表示:“这是第一个利用汗水的装置,现在能量还不够高,只有4微瓦,我们正在进行提升,以便能驱动小的电子装置。”

另在去年年初,英国《每日邮报》报道称,英国布里斯托尔市的一家机器人研究所在梅琳达和比尔·盖茨基金会资助下,成功实现用人类尿液培养微生物燃料电池来为手机充电。

目前,智能手机电量不足、低能量状态已影响正常的使用体验。如果哪一款生物充电器真的能研制成功,以后外出就不用担心手机续航问题。

难破电池技术瓶颈

值得注意的是,生物充电器技术还在研究中,其研发周期与量产使用时间还是未知数。事实上,业内一直在探索电池续航能力的解决之道。最早手机多使用的是镍镉电池,镍镉电池有着严重的记忆效应,每次必须完全放电后才能对其进行充电,否则电池就会进行记忆缩短使用时间。且镉元素有毒,镍镉电池在长时间通话后还会发热变形。

此后,镍氢电池开始用在手机中使用。相比镍镉电池其更轻、更薄、不再有毒,且能量密度也有所增大,同时电池记忆效应大大减小(仍需20次完全充放电),不过发热变形问题依然存在。

锂离子电池的使用是手机电池革命的里程碑。其重量很轻,与镍氢电池相比能量密度提升30%,不再有记忆效应。随着科技的发展又出现锂聚合物电池,其不但体积更小容量更高。从2007年1月第一代iPhone发布至今,锂电池技术被广泛应用。

近日,有消息称,三星研发人员采用硅作电池阳极(可提供比普通电池更大的容量),并覆盖石墨烯层来提高电池密度和寿命。在实验中,此电池能量密度是日常所使用电池的1.5到1.8倍。一般情况下,智能手机续航时间不足12小时,升级版电池可以为智能手机提供21小时续航时间。所以,正常情况下,手机差不多可以使用两天。

不过,从目前研发进度上,三星想要在Galaxy S7(或其他设备)上使用这款升级版电池还是不太现实的。对于这样一个实验项目,三星方面还需数年时间才能将其投产。不过,之后却无后续。

分析人士指出,手机电池短期内基本没有革命性突破的可能,目前的技术无非是对现有各种电极材料进行改性,开发出一种新材料并达到产业化非常困难,短期不可能实现。

尝试应用微调

虽近期内手机电池容量和续航时间难以得到质的飞越,但各厂商便通过软件优化及相应新技术就能“曲线救国”。

无线充电技术目前较为火爆,由供电设备(充电器)将能量传送至用电装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,达到为手机充电的效果。

OPPO通过技术使其产品充电功率更高,电量转化率达到95%。最快充电速度比一般手机充电技术快4倍以上。值得一提的是,其30分钟就能为一款3000mAh电池充到75%的电量。

无独有偶,联发科公布了内置于PMIC电源管理集成电路中的一项快速充电技术。另有厂家尝试MaxCharge技术的全集成5A单节锂离子(Li-ion)电池充电器电路。与现有电池充电器相比,这款器件将充电时间减少一半以上,最高可将充电时间减少60%,这让用户可以实现快速充电的同时又不会受到发热过量的困扰。

手机厂商也会根据自身产品特点进行相应优化。不过,基本上还是从降低屏幕亮度、关闭WiFi及蜂窝网络、降低处理器主频等方面来进行,更有一些极端方式让其只保留通话功能来延长续航。

谷歌在最新发布的Android M系统依旧侧重电池续航优化(主要是降低Google Play、屏幕唤醒等的功耗)。为了能进一步增加续航时间,其还在Android M中引入一个名为“Doze”(打盹)的新功能,以延长续航时间。所谓Doze功能,就是通过动作检测用户是否在使用手机,当手机被闲置时自动进入低功耗模式。而当用户再次拿起手机时,自动恢复到正常使用模式。据外媒测试,使用Doze后,在相同条件下待机时间是之前的2.7倍。

许多开发者推出的省电APP软件,如省电大师、金山电池医生、点心省电、360省电王等,一些不过其原理大都相同,功能也相似,相比手机自带的省电模式,用户可控制的选项更多,观看数据更为直观,还有一些像夜间省电(在用户睡觉时间的省电模式)、可直接关闭统计数据耗电大的软件的小功能,也是机身自带省电模式所不具备的。