电池

穿戴式设备正在推动一个极具吸引力且成长快速的市场，其中智能手表(Smart Watch)持续保持主导地位。在这种密集且竞争激烈的环境下，每一个制造商都力争将产品率先投入市场，而消费者则需要其装置具有最精确、最长的电池运作时间(图1)。本文讨论与电池容量管理关键功能密切相关的要求，并提出一种能够克服挑战的颠覆性技术。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-10/wen_zhang_/100008556-28685-s1.j…; alt=“” width="600"></center><center>图1：智能手表发出充电完成的讯号。</center>

上市时间的挑战

作者：贸泽电子 Landa Culbertson

移动科技对电池有一定的依赖性。我想这一点人人皆知，因为人们每晚都需要给移动设备充电。相比下一代商业电池，目前的锂电池属于轻量级、具有成本效益、可充电且能提供更高能量密度，是用于移动设备供电的标准产品。诞生于20世纪70年代的锂电池技术正接近其理论极限，其性能已跟不上目前移动技术发展的步伐，以下几点便是佐证：除了其繁琐的夜间充电，最新的产品介绍都在规避电池问题，并不断完善运行时间，包括无线充电和移动电池等。这仅仅是一个开端，寻求更好的电池之旅正在继续。但同时，目前又存在紧迫性，因为电池受限的情况不仅仅在于消费类电子产品，还在于电动汽车行业和相关的清洁能源产业。2013年11月，美国能源局甚至投入1.2亿美元，用于在未来的5年内开发一项改变行业游戏规则的电池技术，这项技术将会使电池的使用寿命延长5倍。这项举措也引发了一系列的活动，以下便是有关未来电池发展的理念。
烟花

在过去十年中，通用串行总线(USB)标准由于具备易用、即插即用的功能性和可用性，因此被众多任务业和消费性电子产品的设计人员作为连接其他应用的首选接口。 USB已实现其主要目标，即提供消费者简化控制周边装置和传输数据的方法。随着超过三十亿个具备USB接口的电子装置进入市场，USB不仅是消费性应用中成长最快的接口，在工业市场也取得了显著的成长。

然而对于嵌入式解决方案设计人员而言，USB易用、即插即用的功能性和可用性并非完全不需要付出代价，特别是如果他们正在为物联网设计功耗敏感、电池供电的连接装置产品时。对小型、便携设备来说，增加USB作为通讯接口至少要增加一倍的应用电流消耗，并且需要比原先预期更大的电池。

从传统的串行接口通讯升级到广受欢迎的USB接口，通常会由于功耗预算的限制而变得难以实行。一般情况下，设计人员不得不在增加双倍电池容量和增加装置成本(这使其不再那么具吸引力)、或舍弃急需的差异化功能之间做出选择。下面让我们来看看USB标准如何从为所有PC连接提供标准化的梦想，演变为甚至可使IoT小型电池供电装置与任何其他装置通讯的最先进技术。

作者：Landa Culbertson 贸泽电子

手机技术的发展与其支持的电池可用性息息相关！这是众所周知的事实，正如我们每天晚上都要给手机充电。到目前为止和其他商业化学电池相比，从轻便性、成本合算、可充电以及支持更高密度来看，锂电池是当今移动设备供电的主力和标准。开发于1970年代的锂电池技术，很不幸已经快接近其理论极限了，其能力滞后于移动技术的发展水平，不仅是夜间充电模式说明了这点，而且最新的产品介绍也在规避这个问题，从改善续航时间包括无线充电和手机电池情况都明显的证明了这点。

从一开始，我们就在渴望有一个更好的电池，由于电池性能的局限性，不仅是在消费类电子，而且电动汽车行业和相关的清洁能源项目现在都有了紧迫感。在2013年的11月，美国能源部拿出12亿美金计划在五年内努力开发出一个改变这个现状的电池技术，预期达到比现在电池寿命长5倍的能力。这一举动将催生一系列活动，并且在将来，你还会听到越来越多的未来电池概念。这里介绍几种新型未来电池！

1、锡纳米晶体锂离子电池

最近几年，智能硬件爆发性进入人们的生活中，各项功能也在不断提升，人们在享受它们带来便利的同时，也发现它们的续航问题越来越严重。比如说最常用的智能手机，人们基本上需要一天一充，并且出门必带充电宝。

有听说过能源地砖吗？从专业角度讲，这是一种新型电池——飞轮电池（飞轮电池是20世纪90年代提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能）。

新型电池越来越多，也是为了解当今智能设备的“燃眉之急”，就拿手机来说吧，如果它没电了，就形如一块板砖。为此，科学研究者及硬件生产厂商在电池的材料上、技术上努力，希望挖掘更好的电池材料，也希望能将电池容量做大一点，让续航好一点。今天，我们就来涨涨姿势，看看这些神奇的电池。

超轻光伏电池

大家都知道，电池的大小限制了智能手机、电脑、可穿戴设备可以接受的外形。

据TechRadar网站报道称，研究人员开发了一种新型锂离子电池，即使受损后，它也能迅速“再生”，恢复对外供电。

发表在《Angewandte Chemie》上的论文称，新一代电池利用一系列掺有聚合物的碳纳米管片，在电池受损时不止会阻止泄露，还使“创伤面”能自我愈合。

电池技术的创新并不像其它技术优势那样迅速。每隔十年，电池容量就会增加一倍，同时市场对于电池工艺的要求也越来越高，这给电池开发人员带来了许多艰巨的挑战。电池开发人员在设计电池供电系统时经常会发现，虽然系统硬件的效率提高了，但电池的功耗却往往比预期高出很多。实际上，在优化嵌入式系统时，硬件只是必须考虑的因素之一，另一个不可或缺的因素则是软件。

如果电池开发人员希望电池发挥最佳性能，可以通过管理微控制器 (MCU) 软件的方法来解决。在着手开始之前，不妨先参考以下技巧：

尽可能增加MCU待机时间—MCU在待机模式下的电流通常比激活模式要低几个数量级。这是由于MCU在等待状况下，非必要外设和系统模块会进行电源门控。

2.巧用中断来控制程序流—这个技巧关系着代码的执行效率。在MCU中，每执行一行代码都会消耗时钟周期，这反过来会影响系统电池的使用寿命。但如果合理使用中断，就可以根据系统状态来确定执行哪一部分代码，从而做出智能化的决定。