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電池的發展情況特別讓人分裂。石墨負極、矽負極、金屬負極,時不時就會蹦出來一些高大上的“突破”“創新”;解決一切問題的新技術新材料頻繁見諸媒體頭條。空氣電池、納米平整材料...能量密度更高,充電速度更快,單位成本更低,循環使用次數更多…
可產品呢?
我們每個人手上都有蘋果,安卓或WP,當年1200mAh的諾基亞輕鬆待機1周,現而今3000mAh不忘清後臺,殺進程,戰戰兢兢頂多勉強兩天,還有某表18小時的“all-day battery”(全天續航),電池技術有明顯進步嗎...
一邊是各種技術突破不斷,一邊產品徘徊不前。為什麼會出現這種情況?
小小的電池,大部分人可能都想不到,它背後是資金和技術密集型行業,實驗室可行,大規模量產還能重複原始樣品的品質,兩者天差地別。那些在實驗室剛剛試製成功,就草草宣佈突破的,基本上都是“噱頭”和“呼攏”。
電池作為基礎科學交匯的產品,涉及材料科學和化工。而材料科學被稱為是“猜上帝的喜好”的試驗性科學,理論要根據的大樣本長年累月的試驗去“校正”,先有結果再有理論,而且理論往往毫無預見性。材料科學極難產生基礎性的大突破。
像汽車產業發動機難以治癒的 “心臟病” ,核心就在材料不過關,因為這個東西要幾十年持續試驗、總結,不間斷大規模投入才有可能產生成果。
基礎技術難以突破的情況下,電池的創新方向能有哪些?這是以色列公司Power Paper 示範的紙電池,它已開始量產和商業化合作。
首先,別人都在研發高能量密度、大電流放電的電池產品。少有人像Power Paper反其道而行之,發展方向為能量密度一般,微小且精確控制放電電流。
應用案例一:化妝品
上圖紙質電池變身眼貼,你可能會想,它是不是利用電流的熱效應加熱皮膚或者震動按摩,其實不是。
將化妝品敷塗在指定部位,美容效果有兩個決定因素,一個是化妝品本身的效果,一個是皮膚吸收了多少。後者跟前者同等重要,再昂貴的化妝品再先進的美容成分,沒有被皮膚細胞吸收,都毫無用處。這牽扯到了“透皮技術”。
Power Papper 可以跟化妝品一起組合使用,同樣的原理也可以用在外敷藥物上,加速藥物吸收。目前Power Paper 在跟天津一家藥物開發公司合作,產品正在做臨床試驗,然後等待藥監局審批通過。
應用案例二:物聯網晶片
Power Paper 放電電流低,可以精確控制,而且儲能量跟表面積成正比,特別適合物聯網晶片供電上。
目前已有的合作案例,包括內附在RFID射頻卡,新標準低功耗藍牙晶片的供電(廠商主動找到 Power Paper 做出的方案),以及各種感測器供電。
根據Power Paper 中國總經理趙煒強的介紹,有一家合作廠商需求定制溫度感測器晶片供電片,在零下20度的環境內,監控運輸貨品溫度變化。Power Paper 正好能達到它們的需求。
其次,電池像紙張一樣薄,可反復彎折,放電過程幾乎不會發熱,更不會燃燒、起火;生產過程環保,廢棄後可自然降解,使用材質對人體沒有任何刺激性和毒副作用。
應用案例三:標籤信息
另一家以色列高科技公司開發了名為 Phresh 的特殊盒子,Phresh裡面有一個茶包,茶包裡的天然揮發物質可以將食物的保鮮期延長幾倍,但是茶包使用一段時間後,就需要定期更換。
Phresh 想到了內附設定電量的Power Paper
紙質電池給LED提示燈供電。當你打開盒子,發現LED燈滅了(Power Paper 電量耗盡),就是提醒你該跟換茶包了。
有些食品或者其他物品,在密封狀態時有一個一年或兩年較長的保質期,在開封狀態下有另外一個較短的保質期,比如兩個月甚至幾十天就變質了。從撕開包裝,Power Paper和配套設計電路就可以開啟倒計時,當電量完全耗盡的時候,資訊提示燈熄滅。這是正在開發的應用案例之一。
應用案例四:品牌包裝袋
因為薄,可像普通的紙袋那樣隨意變形和折疊。因為生產過程環保,材質無毒廢棄後可自然降解,Power Paper 特別適合用在包裝袋上。
上面的圖片,當你撕開包裝袋的時候,裡面隔絕了連通電路的封條也被揭掉,品牌標籤被點亮。非常棒的一個應用案例。同理,一些其他物品的手提袋、包裝袋,提著它們招搖過市的時候,大大的logo閃亮著,可以想像這種場景的回頭率。
同理,產品包裝內側附著 Power Paper 紙電池,在某些交互動作(如撕開、擠壓)發生時,它會呈現真偽辨識資訊,這也是Power Paper 的應用潛力。
這一切都建立在軟、薄、環保、可折疊、安全無毒上。
以色列紙質電池公司 Power Paper 本質上是一種原電池,而且是一次性充電的比較古老的碳鋅乾電池,它的創新思路是整合別的技術,跨界將原來並不起眼的產品以另一種方式呈現出來。
這讓人聯想到電動汽車特斯拉的“整合思路”,意想不到將幾千枚18650電池並聯起來,配合靈感來自伺服器分級管理的BMS系統,同時實現了跑車級性能、驚人的安全性、以及超越同類電動車的可靠性。
Power Paper 的閃光點,除了它的“混搭”式的創新,更在於它不是呆在實驗室,而是有著成熟技術作為基礎,有很強實際操作可行性,是已經在量產和商業化階段運行的產品。
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