鉅大LARGE | 點擊量：873次 | 2018年07月23日
傳統(tǒng)電池技術(shù)續(xù)航偏弱，無線充電是否能緩解“低電量焦慮”？
對于不少患上手機依賴癥的人而言，“電池電量低”則會讓心情變得焦躁煩悶。人們將這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為“低電量焦慮癥”。為緩解這一“現(xiàn)代病”，科學(xué)家嘗試引入無線充電技術(shù)。這到底是個怎樣的技術(shù)？
日前，在俄羅斯彼爾姆城，一個叫小P的機器人竟然自作主張“逃出”實驗室。最終，因為電池耗光而停留在街道中間，一度造成小范圍的交通堵塞。
對于機器人來說，缺電會讓其無法正常運行。而對于不少患上手機依賴癥的人而言，“電池電量低”則會讓心情變得焦躁煩悶。人們將這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為“低電量焦慮癥”。
為緩解這一“現(xiàn)代病”，科學(xué)家嘗試引入無線充電技術(shù)。這到底是個怎樣的技術(shù)？它能否推廣應(yīng)用，真正緩解“低電量焦慮”呢？
傳統(tǒng)電池技術(shù)續(xù)航偏弱
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“再窮也要有WiFi，再苦不能沒電量。”網(wǎng)絡(luò)上流傳的這則“新版馬斯洛需求”，用戲謔的方法清晰地傳遞出這樣一個信號：“低電量焦慮”已經(jīng)影響到不少人的基本生活狀態(tài)。
據(jù)報道，LG公司對超過2000名手機用戶進行調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，90%的人對手機電量的流失十分擔(dān)憂；60%的被訪者曾經(jīng)歷過因手機沒電而無法與家人、朋友、同事等取得聯(lián)系；41%的被訪者因手機沒電而感到恐慌。
近年來，智能手機的核心性能成倍增長，但受制于現(xiàn)有的鋰電池技術(shù)和機身空間，續(xù)航偏弱成為一個無法逾越的行業(yè)障礙。為了解決這個問題，各大手機廠商絞盡腦汁，目前普遍的做法是應(yīng)用快充技術(shù)。而對于消費者來說，隨身攜帶移動電源是應(yīng)急充電的主要方式。
不過，科學(xué)家們相信，隨著無線充電技術(shù)的發(fā)展，消費者將可以隨時隨地充電，且能夠擺脫插座、線纜的束縛。例如，我們在咖啡廳、辦公室和家里，只需將手機安放在感應(yīng)區(qū)域就可以直接充電；抑或走進公交車、地鐵站乃至電影院里，就相當(dāng)于走進了電磁場，隨身攜帶的電器可以隨意“補充能量”……
美國Energous公司正在將這個設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。這家企業(yè)的研究人員使用射頻電波為4.5米內(nèi)的設(shè)備，提供了點對點無線電力輸送。其中，發(fā)送器放置在房間內(nèi)的高處或角落，當(dāng)連有接收器的設(shè)備進入發(fā)送范圍時就會聚集射頻電波為設(shè)備充電。接收器通過WiFi和低功耗藍牙定位設(shè)備位置，與發(fā)送器連接。
實驗證明，這樣一個發(fā)送器可以在4.5米距離內(nèi)，同時為4個待充設(shè)備提供2瓦特功率的電力傳輸，而耗時僅為傳統(tǒng)接線充電的一半。
磁共振催生“隔空充電”
2014年，美國高通公司展示一款汽車無線充電系統(tǒng)。這個系統(tǒng)采用充電箱來驅(qū)動地面上的無線充電墊，在汽車開上來后開始電力傳輸。
實驗表明，與充電樁等傳統(tǒng)方式相比，電動汽車的無線充電可以解決火花、積塵、接觸損耗及機械磨損等一系列問題，同時可以實現(xiàn)停車位自動充電和移動供電。由此，將降低對電池容量的要求，增強電動汽車?yán)m(xù)航能力。
無線充電技術(shù)不僅在消費電子領(lǐng)域有巨大需求，同時在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中也有著良好的應(yīng)用前景。那么，它到底是基于何種原理呢？
早在100多年前，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)電力可以轉(zhuǎn)化為電磁波在空氣中傳播。當(dāng)時有科學(xué)家制作了兩個銅線圈，讓其中一個連接電源，負(fù)責(zé)發(fā)出能量；另一個連接燈泡，負(fù)責(zé)接收能量，兩個線圈中間沒有任何電線連接。由于這兩個線圈擁有相同的電磁振動頻率，電能最終成功地在兩個線圈之間進行傳輸。
所謂無線充電技術(shù)，就是利用磁共振、電磁感應(yīng)等原理，實現(xiàn)電能在充電發(fā)射器與電子設(shè)備之間的傳輸。根據(jù)供電距離的不同，它可以分為短程、中程和遠程傳輸三大類：
短程傳輸通常依靠電磁感應(yīng)來實現(xiàn)。電磁感應(yīng)電力傳輸主要以磁場為媒介，通過初級和次級線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，可以隔著很多非金屬材料進行傳輸，一般適用于小型便攜式電子設(shè)備供電。短程傳輸距離上限是10厘米。
中程傳輸可以通過電磁波射頻來實現(xiàn)，其傳輸距離能達10米，但傳輸功率較小，多為汽車配件、助聽器及人體植入儀器等提供支持。
遠程傳輸主要利用微波或激光技術(shù)。微波傳輸是將電能轉(zhuǎn)化為微波，讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標(biāo)位置，再轉(zhuǎn)化成直流電能，提供給負(fù)載。激光電能傳輸則是利用激光方向性強、可以攜帶大量能量的優(yōu)勢，實現(xiàn)較遠距離的輸電。
傳輸距離和輻射限制應(yīng)用
通常，科技公司提到的無線充電技術(shù)，指的是可以將手機放在充電墊上來充電，不需要充電線。例如，蘋果、華為等品牌的手表，通過兩線圈相互接觸感應(yīng)，可以進行電能轉(zhuǎn)換。不過，很多人質(zhì)疑，這和數(shù)據(jù)線充電有什么本質(zhì)區(qū)別嗎？
真正的無線充電技術(shù)，類似于“隔空充電”，像WiFi信號一樣，通過空氣等媒介來傳輸電能；其能量傳輸效率可以保持在70%左右，且都采用智能化控制，能自動識別負(fù)載是否完成充電，比不能識別是否充電完成的傳統(tǒng)充電器更加環(huán)保，電能利用率更高。因此，推廣前景值得期待。
但是，傳輸距離和輻射問題，也限制著無線充電技術(shù)的推廣應(yīng)用。無線電波的彌散、吸收與衰減，被認(rèn)為是無線充電的難點。電磁波在自由空間傳輸能量的過程中，會向四方散發(fā)、不易集中、定向性差；能量在無線傳輸過程中，各種各樣的干擾會造成能量傳輸損耗，特別是微波漫射在空間，能量衰竭更快。
此外，使用無線充電的產(chǎn)品工作頻率設(shè)定的范圍是50赫茲至60赫茲，理論上電磁輻射與普通小家電相當(dāng)。但檢測發(fā)現(xiàn)，無線充電的電磁輻射相較于無線通信要高很多。還有專家表示，產(chǎn)生輻射的不僅僅是無線充電器，電腦、手機、WiFi、電視、微波爐等同樣有輻射，因而存在一個疊加輻射的問題。因此，應(yīng)當(dāng)在提高無線充電傳輸能力的同時，降低電磁輻射水平，將其下降到一個安全許可的范圍內(nèi)。這或許是無線充電技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的一大瓶頸。
對汽車無線充電系統(tǒng)的檢測還顯示，磁感應(yīng)傳輸電能會產(chǎn)生輕微輻射。在人體各器官中，心肺受到的影響較為明顯，需作為重點防護對象。不過，由于車身的屏蔽作用以及電磁參數(shù)隨距離的急劇衰減，車外的電磁安全指標(biāo)明顯優(yōu)于車內(nèi)。因此，就個體而言，最好不要置于無線充電的中心場域。記者夏斌
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腦洞大開的無線充電方案
WiFi充電美國華盛頓大學(xué)正在開發(fā)“WiFi電力系統(tǒng)”。這個技術(shù)可以通過WiFi信號為8.5米內(nèi)的設(shè)備充電。傳感器接收射頻信號中的電能，并將其轉(zhuǎn)化為直流電。
呼吸供電巴西一名設(shè)計師設(shè)計了一款用呼吸為手機充電的新型裝置——AIRE面罩，里面裝有一個小型的風(fēng)力渦輪機，能夠把呼吸產(chǎn)生的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。
摩擦充電這利用的是靜電原理。一片指甲大小的納米材料通過摩擦就能產(chǎn)生8毫瓦的電量，足夠讓心臟起搏器運行起來了；摩擦25平方厘米的材料足以點亮600盞LED燈。
聲音供電整個裝置就像“三明治”，特定化合物把氧化鋅納米管線夾在中間。當(dāng)外界聲音傳至表面時，聲波震動會導(dǎo)致氧化鋅納米管線壓縮和伸展，從而產(chǎn)生微量的電壓。目前，這種裝置能將100分貝左右的音量轉(zhuǎn)換成50毫伏的電壓。
家具充電宜家公司推出一系列支持無線充電的家居用品。最引人關(guān)注的是支持無線充電的臺燈、書桌、床頭柜和落地?zé)舻取＿@些家具自帶無線充電模塊，用戶買回去連上電源就可使用。
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