移動設備最大瓶頸:電池到底如何突破?
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這些大煞風景的電線,令這番本應幸福滿滿的場景瞬間變得索然無味:倘若我忘記給手機或可穿戴設備充電,或者忘記攜帶備用電池和充電線纜,便會瞬間被打回原形——所有設備之間的連接都會被切斷。
這實在是太可惜了。當今時代正在經歷飛速的創(chuàng)新,但電池技術卻裹足不前。各大企業(yè)都在不遺余力地通過變通方式彌補這一不足,但變通終歸只是變通,永遠無法徹底解決問題。與此同時,越來越多的設備、應用和配件都在加強各自的移動屬性,所以,今天的小煩惱可能成為明天的大問題,甚至是一個影響深遠的系統(tǒng)化問題。
倘若未來世界果真要依賴電池,人類確實任重道遠。
續(xù)航時間過短
當我離開家時,我的手機就會通知我的智能家居系統(tǒng)關閉房間的所有照明。我的智能手表還會在收到短信時發(fā)出震動提醒。這不是什么重要信息,所以我還是接著往前走。由于健身手環(huán)上的數(shù)據表明,我昨晚的睡眠質量很高,所以我步履輕盈。但我并不著急,因為手機信息顯示,公交車晚點了7分鐘,因此時間很充裕。于是,我用藍牙無線耳機接了一個朋友的電話。
我全身上下都融入了無線網絡,而智能手機成為了這一切的核心所在。
不久后,我的電池耗光了。于是,我回到了1989年。我不得不使用紙質地圖查看道路,不得不向周圍的陌生人問路,還要通過幾乎已經絕跡的公用電話與人保持聯(lián)系。我來到一間咖啡廳,那里可以用PayPal付費,但我現(xiàn)在沒法啟動應用,只能從口袋最里費勁地找出幾枚硬幣,才勉強買到一杯咖啡。
最后,我來到家門口,但智能家居系統(tǒng)卻一無所知。所以,我只能用機械鑰匙打開門,然后摸黑來到電燈旁。由于伸手不見五指,所以小腿因為撞擊到各種家具而傷痕累累。
盡管我不愿承認,但這種情況并非偶然。好在我通常離家不遠。但由于美國運輸安全管理局出臺了新規(guī),所以國際旅行者恐怕就沒有那么幸運了。
坐飛機來美國的外國人在經過安檢之前,必須確保他們的電子產品能夠開機。如果你被抽中需要接受檢查,但你的手機、平板電腦、電子閱讀器和其他設備卻無法開機,你可能會被拒絕登機。
試想,倘若你碰上這種情況,會作何選擇:你會為了上飛機而扔掉手機?還是冒著錯過飛機的風險,找一個插座給設備充電?如果你的充電器或充電線放在托運行李中又該如何是好?這些都是十分艱難的選擇,但從當前的電池技術來看,很多人都難免會遇到類似的問題。
沒有電池,就沒有移動
多數(shù)時候,我都會隨身攜帶充電器、充電線和外置電池——旅行時還會多帶一塊。
有備無患是必要的,但由于我的無線耳機、健身手環(huán)、電子閱讀器、平板電腦、熱點和筆記本等各種設備接連出現(xiàn)沒電的狀況,已經我不堪其擾。在這些設備中,iPhone無疑是最重要的一款。
從2007年的第一代iPhone到最新的iPhone5s,蘋果智能手機的電池容量僅增長了12%。第一代iPhone為1400毫安時,iPhone5s約為1570毫安時。相比于三星GalaxyS5的2800毫安時,這的確小得可憐,但后者在擴大電池容量的同時也將屏幕尺寸增加到5.1英寸,基本沒有什么實質性的改變。
蘋果還對iOS軟件進行了一定的優(yōu)化,同時考慮了能耗問題。正因如此,iPhone的預計電池使用時間在整個過程中基本保持一致。這很了不起,畢竟iPhone增加了視網膜顯示屏和更強大的處理器。
但在實際使用中,對用戶體驗卻沒有太大改善。盡管蘋果通過優(yōu)化提升了軟件的能源效率——例如,在后臺程序一段時間處于不活躍狀態(tài)后,iOS便會將其停止——我的iPhone仍然很難實現(xiàn)全天續(xù)航。誠然,我是一個重度電子設備用戶,而且會將iPhone與其他很多設備和服務關聯(lián)起來。但如果科技行業(yè)所設想的烏托邦式的聯(lián)網世界果真出現(xiàn),相信多數(shù)人也將遭遇類似的窘境。
有傳言稱,蘋果公司將推出兩款屏幕尺寸更大的iPhone6——4.7英寸和5.5英寸的版本分別采用1800毫安時和2500毫安時的電池。即便消息屬實,也無法帶來太大的改善,畢竟手機屏幕越大,耗電量也勢必隨之增高。
再來看看蘋果的競爭對手:最新一代Android操作系統(tǒng)可能會給偏愛大屏的Android陣營帶來一絲福音。即將安裝在Nexus5智能手機和Nexus7平板電腦上的上的AndroidL系統(tǒng)將內置ProjectVolta節(jié)能功能,最多可以將手機的電池續(xù)航時間提升36%。
這就是當今移動技術的現(xiàn)狀:由于缺乏更加強大的電池,企業(yè)必須絞盡腦汁采取各種變通方案,以便在現(xiàn)有的電池容量下,盡可能地延長續(xù)航時間。
可穿戴設備挑戰(zhàn)艱巨
對可穿戴設備而言,電池續(xù)航時間可能會構成更大的影響。受到設備體積的限制,這些設備的制造商無法使用更大容量的電池。
這也導致Pebble等企業(yè)不得不做出妥協(xié)。這家創(chuàng)業(yè)公司沒有采用液晶屏,而是使用了更加節(jié)能的電子墨水顯示屏,才實現(xiàn)了4至7天的續(xù)航時間。而LG等企業(yè)似乎拒絕接受現(xiàn)實:LGGAndroidWear智能手表選擇了1.5英寸全彩觸摸屏,無論是使用感受還是顯示效果都堪稱一流。但可惜的是,它單次充電大概只能續(xù)航一天半的時間。
有些可穿戴設備甚至直接拋棄了屏幕,完全依賴移動應用和手機屏幕來顯示數(shù)據,例如Shine、Ringly和JawboneUP24。
不過,這些設備至少不會像傳統(tǒng)配件那樣,榨取本就不夠富裕的手機電池容量。你可以將此歸功于低功耗藍牙技術(BLE)。傳統(tǒng)藍牙由于需要隨時連接,所以會極大地消耗智能手機的電量。但有了BLE,這種技術的效率得到了極大地提升。
BLE或許可以節(jié)能,但卻無法真正增加智能手機電池容量,也無法增加依賴智能手機的設備電量。
唯一能夠解決這個問題的,只有新一代電池技術。
電池突破路在何方?
工程師和科學家都在加緊研究新一代電池技術,有些甚至已經取得了一些鼓舞人心的突破。但問題在于,沒有多少技術突破能夠真正投入商用。
石墨烯電池可以用更小的空間和更輕的重量儲存更多的電量,但依然能保持穩(wěn)定性。實驗證明,硅珠(Siliconbead)也可以提升手機中的鋰電池容量。微電池(microbattery)也已經重新設想了正負極的工作方式,從而生產出體積小巧但容量巨大的電池。
如今,研究人員都對空氣電極技術很感興趣,它能以更低的成本將手機電池的續(xù)航時間翻倍。科學家仍在研究碳納米材料和其他納米管技術,以便從物理上重構電池的微觀結構,實現(xiàn)更好的性能和持久力。
有些項目希望改變電池材料,還有一些只是希望改進現(xiàn)有的鋰電池技術。研究顯示,硅海綿(Siliconsponge)已經可以改善鋰電池的性能,原因是它具備超薄的超級電容板,能作為獨立能源使用。
這聽起來似乎都很不錯,可是都有哪些設備使用了這些電池呢?沒有,因為這些技術均未實現(xiàn)商用。
如果說尚存一線希望的話,那就是Amprius。這家硅谷創(chuàng)業(yè)公司剛剛制作了一種新型鋰電池,容量可以較現(xiàn)有電池增加約20%。與其他新電池技術不同,該公司的產品已經開始發(fā)貨。他們已經融資3000萬美元,有望借此開發(fā)比現(xiàn)有鋰電池容量高出50%的產品。
希望這一目標可以早日實現(xiàn)。但盡管如此,卻仍按無法從實質上改變移動電池的容量。盡快開發(fā)更加先進的電池技術已然成為當務之急,倘若這一天來得太遲,可能會導致移動技術的未來陷入停滯。
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