移动设备突破发展急求先进的电池技术

移动设备突破发展急求先进的电池技术

　　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。

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