中華民國106年 08月21日
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3C續航弱! 研發節能技術成趨勢


蘋果或三星的消費電子產品製造商們為了開發出續航更強的電池,投入了數百萬美元研發資金。雖然電池技術在未來幾年不會取得革命性發展,但那些依賴電池的新產品卻會層出不窮。電池發展為什麼會滯後?很多研究人員表示他們已經遇到瓶頸,而使用電池供能設備的使用者則對電池的續航能力要求越來越高。

革新之路

Envia Systems 公司位於美國加州,專注研發高能電池。從 1995 年起歷經十多年發展,在 2007 年才實現電池儲能翻一倍。此後,電池儲能增幅再沒能超過 30%。Envia 公司表示,2021 年前多數電池電量不會翻倍。

但如今一台普通的平板電腦能持續運行 10 小時,而在美國總統奧巴馬第一任期期間的電池續航僅能為 4 小時,怎麼回事?

電池是金屬和化學材料的組合體。雖然採用化學材料使電池體積小了,但並不意味著更好。就好比喝一杯酒:你倒進去的酒少了,能喝到的自然也少了。如今,電池的發展主要依賴新材料,從鎳電池發展成如今的鋰電池,電池續航力得到顯著提升。

當代電池發展領域的大科學家 John Goodenough 表示:「目前的研究著重於提升鋰電池性能,但電池發展已然遇到瓶頸。」

市場

據法國知名研究機構 Avicenne Energy 估計,在 1990 年,隨著鋰離子電池的興起,世界電池需求量接近 20 萬千瓦 / 小時,相當於 444 億節 Energizer Ultimate 5 號鋰電池,連起來足夠繞地球 57 圈。2013 年,電池需求量翻了一倍。

到 2020 年,僅設備供電的電池開銷費用將達 266 億美元,同比今年上漲近 30%。其中多數需求來自於手機和平板電腦,未來六年對電池的需求量漲幅將超過 45%。交通工具的電池開銷,比如電動車,將會增至 209 億美元。

幾乎所有大型研發機構都轉向研究電動車和電網領域了。 比如科技巨頭IBM,在美國加州聖約瑟市擁有一支科學家團隊研發電池技術。2009 年, IBM 斥資 50 萬美元打造「電池 500」項目:研發一款電池,能驅動電動車 500 英里之遠。能一次性從三藩市開到洛杉磯,還會有電量剩餘。

該項目中的電池並非利用了鋰離子電池中常見的碳棒和其它金屬,他們稱之為鋰—空氣電池,原理是在容器內注滿空氣,與金屬鋰相互作用產生電能。如果項目測試成功,該款新電池的重量要比普通電池輕一半。

但鋰—空氣電池有個限制條件:持續供能和重複充電要求注入沒有雜質的純淨空氣。而我們呼吸的空氣往往有污染物和水分。IBM 電池研究員 Winfried Wilcke 稱:「我們需要機器來淨化空氣,由此會增加電池的體積、重量及複雜度。」

面對現實

令人欣慰的是,這些電池公司並未躊躇不前,而是一邊等待新電池技術的來臨,一邊在努力拓展電池壽命。

蘋果公司的許多進步得益於軟體。如 2013 年年底發佈的 OS X Mavericks 桌面作業系統:多屏顯示,輸出的資訊可以在多個螢幕間顯示,各個螢幕間不會干擾,可以獨立操作。

蘋果還有一款「timers」軟體, 在電腦低能耗模式下,喚醒電腦晶片,以完成指定任務,與 Mavericks 作業系統結合使用,減少了處理器 72% 的活動,讓電腦運行更高效。

今年發佈的 OS X Yosemite 加入了更多節能功能。用戶在 MacBook Air 上能擁有額外兩小時的電池續航,足以看一部 1080p 高清電影。

三星設計了「超級省電模式」功能,讓 Galaxy S5 手機的電池續航上限達 12.5 天。該模式下,手機螢幕轉為灰黑介面,並限制 app、通話、短信以及上網功能。

三星目前嘗試著設計更安全、續航更強勁的電池。研究用固體材料取代封膠和液體隔層,減少炸裂風險,並計畫在 2015 年發佈該系列電池。同樣地,蘋果也在努力研發高能電池。2009 年, MacBook的電池取得突破性進展,原先的機身下的方形電池塊被像拼圖圖塊式的電池所取代,分佈在機身空間內。蘋果的這款電池設計也打破了老規矩,讓用戶能自行取出電池,也騰出了電池筒和保護殼的空間。


【101創業大小事/整理報導】

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