電池的發(fā)展情況特別讓人分裂。石墨負(fù)極、硅負(fù)極、金屬負(fù)極,時(shí)不時(shí)就會(huì)蹦出來一些高大上的“突破”“創(chuàng)新”;解決一切問題的新技術(shù)新材料頻繁見諸媒體頭條??諝怆姵?、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(huán)次數(shù)更多…
可產(chǎn)品呢?
我們每個(gè)人手上都有蘋果,安卓或 WP,當(dāng)年1200mAh 的諾基亞輕松待機(jī)1周,現(xiàn)而今 3000mAh 不忘清后臺(tái),殺進(jìn)程,戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢頂多勉強(qiáng)兩天,還有某表18小時(shí)的“all-day battery”(全天續(xù)航),電池技術(shù)有明顯進(jìn)步嗎...
一邊是各種技術(shù)突破不斷,一邊產(chǎn)品徘徊不前。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況?
小小的電池,大部分人可能都想不到,它背后是資金和技術(shù)密集型行業(yè),實(shí)驗(yàn)室可行,大規(guī)模量產(chǎn)還能重復(fù)原始樣品的品質(zhì),兩者天差地別。那些在實(shí)驗(yàn)室剛剛試制成功,就草草宣布突破的,基本上都是“噱頭”和“忽悠”。
電池作為基礎(chǔ)科學(xué)交匯的產(chǎn)品,涉及材料科學(xué)和化工。而材料科學(xué)被稱為是“猜上帝的喜好”的試驗(yàn)性科學(xué),理論要根據(jù)的大樣本長(zhǎng)年累月的試驗(yàn)去“校正”,先有結(jié)果再有理論,而且理論往往毫無預(yù)見性。材料科學(xué)極難產(chǎn)生基礎(chǔ)性的大突破。像中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)難以治愈的 “心臟病” ,核心就在材料不過關(guān),因?yàn)檫@個(gè)東西要幾十年持續(xù)試驗(yàn)、總結(jié),不間斷大規(guī)模投入才有可能產(chǎn)生成果。
基礎(chǔ)技術(shù)難以突破的情況下,電池的創(chuàng)新方向能有哪些?這是以色列公司Power Paper 示范的紙電池,它已開始量產(chǎn)和商業(yè)化合作。
首先,別人都在研發(fā)高能量密度、大電流放電的電池產(chǎn)品。少有人像 Power Paper 反其道而行之,發(fā)展方向?yàn)槟芰棵芏纫话悖⑿∏揖_控制放電電流。
應(yīng)用案例一:化妝品
上圖紙質(zhì)電池變身眼貼,你可能會(huì)想,它是不是利用電流的熱效應(yīng)加熱皮膚或者震動(dòng)按摩,其實(shí)不是。
將化妝品敷涂在指定部位,美容效果有兩個(gè)決定因素,一個(gè)是化妝品本身的效果,一個(gè)是皮膚吸收了多少。后者跟前者同等重要,再昂貴的化妝品再先進(jìn)的美容成分,沒有被皮膚細(xì)胞吸收,都毫無用處。這牽扯到了“透皮技術(shù)”。
透皮技術(shù)有好幾種,用電流是其中一種,學(xué)名叫離子導(dǎo)入。當(dāng) Power Paper 紙質(zhì)電池開始工作的時(shí)候,它釋放微小的電流(不會(huì)刺激到皮膚神經(jīng)反應(yīng)的量)進(jìn)入人體,直接把一些化妝品的活性成分和水分帶入皮膚。傳統(tǒng)的眼貼,是倚靠化妝品成分和水分自然滲入皮膚,原理是濃度差平衡,而自然的滲透作用效率低時(shí)間長(zhǎng)。Power Paper 的想法是,先進(jìn)的精華液成分本身帶電,成離子液狀態(tài),如果有電流驅(qū)動(dòng),精華液成分可以跟著電流一起進(jìn)入皮膚,加速滲透效率,加大皮膚吸收量。
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(fā)公司合作,產(chǎn)品正在做臨床試驗(yàn),然后等待藥監(jiān)局審批通過。
應(yīng)用案例二:物聯(lián)網(wǎng)芯片
Power Paper 放電電流低,可以精確控制,而且儲(chǔ)能量跟表面積成正比,特別適合物聯(lián)網(wǎng)芯片供電上。
目前已有的合作案例,包括內(nèi)附在RFID射頻卡,新標(biāo)準(zhǔn)低功耗藍(lán)牙芯片的供電(廠商主動(dòng)找到 Power Paper 做出的方案),以及各種傳感器供電。
根據(jù)Power Paper 中國(guó)總經(jīng)理趙煒強(qiáng)的介紹,有一家合作廠商需求定制溫度傳感器芯片供電片,在零下20度的環(huán)境內(nèi),監(jiān)控運(yùn)輸貨品溫度變化。Power Paper 正好能達(dá)到它們的需求。
其次,電池像紙張一樣薄,可反復(fù)彎折,放電過程幾乎不會(huì)發(fā)熱,更不會(huì)燃燒、起火;生產(chǎn)過程環(huán)保,廢棄后可自然降解,使用材質(zhì)對(duì)人體沒有任何刺激性和毒副作用。這會(huì)帶來什么變化?
許多廠商都在標(biāo)準(zhǔn)化電池,單純?yōu)榱俗非蠊I(yè)化生產(chǎn)降低成本,忽視細(xì)分需求,以及廠商和客戶定制。它們?cè)陔姵乇旧淼难邪l(fā)方向上偏向性能,犧牲環(huán)保、材質(zhì)普適、安全性。
應(yīng)用案例三:標(biāo)簽信息
另一家以色列高科技公司開發(fā)了名為 Phresh 的特殊盒子,Phresh里面有一個(gè)茶包,茶包里的天然揮發(fā)物質(zhì)可以將食物的保鮮期延長(zhǎng)幾倍,但是茶包使用一段時(shí)間后,就需要定期更換。
Phresh 想到了內(nèi)附設(shè)定電量的Power Paper 紙質(zhì)電池給LED提示燈供電。當(dāng)你打開盒子,發(fā)現(xiàn)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(tài)時(shí)有一個(gè)一年或兩年較長(zhǎng)的保質(zhì)期,在開封狀態(tài)下有另外一個(gè)較短的保質(zhì)期,比如兩個(gè)月甚至幾十天就變質(zhì)了。從撕開包裝,Power Paper和配套設(shè)計(jì)電路就可以開啟倒計(jì)時(shí),當(dāng)電量完全耗盡的時(shí)候,信息提示燈熄滅。這是正在開發(fā)的應(yīng)用案例之一。
還有,Power Paper日歷、明信片等等,配合一些電路設(shè)計(jì),讓這些產(chǎn)品瞬間變得更有創(chuàng)意。
應(yīng)用案例四:品牌包裝袋,創(chuàng)意branding,甚至真?zhèn)巫R(shí)別
因?yàn)楸?,可像普通的紙袋那樣隨意變形和折疊。因?yàn)樯a(chǎn)過程環(huán)保,材質(zhì)無毒廢棄后可自然降解,Power Paper 特別適合用在包裝袋上。
上面的圖片,當(dāng)你撕開包裝袋的時(shí)候,里面隔絕了連通電路的封條也被揭掉,品牌標(biāo)簽被點(diǎn)亮。非常棒的一個(gè)應(yīng)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(shí)候,大大的logo閃亮著,可以想象這種場(chǎng)景的回頭率。
同理,產(chǎn)品包裝內(nèi)側(cè)附著 Power Paper 紙電池,在某些交互動(dòng)作(如撕開、擠壓)發(fā)生時(shí),它會(huì)呈現(xiàn)真?zhèn)巫R(shí)別信息,這也是Power Paper 的應(yīng)用潛力。與廠商合作還能開發(fā)更多意想不到的應(yīng)用。
這一切都建立在軟、薄、環(huán)保、可折疊、安全無毒上。
可能有人會(huì)想到為什么不運(yùn)用紐扣電池取代 Power Paper,它同樣小巧,各方面性能更好更成熟,但問題是紐扣電池生產(chǎn)過程不環(huán)保,它含重金屬成分,不親膚更無法貼在臉上,需要金屬?gòu)椘玉g電路,結(jié)構(gòu)上無法做一個(gè)好的彎曲,而且以一個(gè)金屬硬塊的狀態(tài)存在,應(yīng)用范圍實(shí)在是有限。
以色列紙質(zhì)電池公司 Power Paper 本質(zhì)上是一種原電池,而且是一次性充電的比較古老的碳鋅干電池,它的創(chuàng)新思路是整合別的技術(shù),跨界將原來并不起眼的產(chǎn)品以另一種方式呈現(xiàn)出來。
這讓人聯(lián)想到電動(dòng)汽車特斯拉的“整合思路”,意想不到將幾千枚18650電池并聯(lián)起來,配合靈感來自服務(wù)器分級(jí)管理的BMS系統(tǒng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)了跑車級(jí)性能、驚人的安全性、以及超越同類電動(dòng)車的可靠性。
Power Paper 的閃光點(diǎn),除了它的“混搭”式的創(chuàng)新,更在于它不是呆在實(shí)驗(yàn)室,而是有著成熟技術(shù)作為基礎(chǔ),有很強(qiáng)實(shí)際操作可行性,是已經(jīng)在量產(chǎn)和商業(yè)化階段運(yùn)行的產(chǎn)品。




