Al giorno d'oggi, il mondo ricco di informazioni sta diventando sempre più portabile. Con le enormi richieste di fornitura tempestiva ed efficiente di informazioni globali, la raccolta e la trasmissione delle informazioni richiedono una piattaforma di scambio di informazioni portatile per la risposta in tempo reale. I dispositivi elettronici portatili (PED), inclusi telefoni cellulari, computer portatili, tablet e dispositivi elettronici indossabili, sono i candidati più promettenti e hanno promosso la rapida crescita dell'elaborazione e della condivisione delle informazioni.
Con lo sviluppo e l'innovazione della tecnologia elettronica, i PED sono cresciuti rapidamente negli ultimi decenni. La motivazione principale alla base di questa attività è che i PED sono ampiamente utilizzati nella nostra vita quotidiana dai dispositivi personali ai dispositivi ad alta tecnologia applicati in ambito aerospaziale grazie alla capacità di integrarsi e interagire con un essere umano, che hanno portato grande comodità e cambiamenti epocali, diventando anche una parte indispensabile per quasi ogni persona.
In generale, le fonti di energia stabili sono obbligatorie in questi dispositivi per garantire le prestazioni desiderate. Inoltre, è altamente richiesto lo sviluppo di fonti di accumulo di energia con elevata sicurezza a causa della portabilità dei PED. Con le crescenti esigenze di lunga durata dei PED, la capacità dei sistemi di accumulo di energia dovrebbe essere aggiornata. Di conseguenza, l'esplorazione di dispositivi di accumulo di energia efficienti, di lunga durata, sicuri e di grande capacità è fortemente richiesta per affrontare le attuali sfide dei PED.
I sistemi di accumulo di energia elettrochimica, in particolare le batterie ricaricabili, sono stati ampiamente utilizzati come fonti di energia dei PED per decenni e hanno promosso la fiorente crescita dei PED. Per soddisfare i requisiti sempre elevati dei PED, sono stati raggiunti miglioramenti significativi nelle prestazioni elettrochimiche delle batterie ricaricabili. Le batterie ricaricabili dei PED sono passate attraverso il piombo-acido, il nichel-cadmio (Ni-Cd), nichel-metallo idruro (Ni-MH), batterie agli ioni di litio (Li-ion), e così via. La loro energia specifica e potenza specifica sono notevolmente migliorate col passare del tempo.
| Caratteristiche | Batteria al piombo | Batteria Ni-CD Batteria | Batteria Ni-MH | Batteria agli ioni di litio |
| Densità di energia gravimetrica (Wh / Kg) | 30~50 | 40~60 | 60~120 | 170~250 |
| Densità energetica volumetrica (Wh / L) | 60~110 | 150~190 | 140~300 | 350~700 |
| Voltaggio della batteria (V) | 2.0 | 1.2 | 1.2 | 3.7 |
| Cycle Life (fino all'80% della capacità iniziale) | 300 | 1500 | 1000 | 500-2000 |
| Autoscarica al mese (%) | 5 | 20 | 30 | <10 |
| Tempo di ricarica veloce (h) | 8~16 | 1 | 1~4 | 1 o meno |
| In uso da allora | Fine Ottocento | 1950 | 1990 | 1991 |
| Tossicità | Alto | Alto | Basso | Basso |
| Tolleranza di sovraccarico | Alto | Moderare | Basso | Basso |
| temperatura di esercizio | Da -20 a 60 | Da -40 a 60 | Da -20 a 60 | Da -20 a 60 |
I prodotti PED appena lanciati di solito possono aprire nuovi mercati con tassi di crescita rapidi. Con la piena saturazione della penetrazione del mercato, la loro crescita rallenterebbe gradualmente. Ad esempio, il mercato dei prodotti PED tradizionali, ovvero laptop, telefoni cellulari e tablet ha raggiunto determinati livelli di penetrazione e si è gradualmente saturato, con conseguente rallentamento della crescita negli ultimi anni. Anche se le spedizioni globali di telefoni cellulari sono aumentate da 680 milioni nel 2012 a 1536 milioni nel 2017 e il tasso di crescita è sceso dal 43,8% al 2,7%. Il mercato dei laptop ha mostrato un trend di crescita negativo dal 2012 e ha registrato un calo significativo del 10,4% nel 2015, principalmente a causa del ciclo di utilizzo prolungato dei laptop. Analogo fenomeno di crescita negativa si riscontra nel mercato dei tablet e delle fotocamere digitali. Le spedizioni globali di tablet sono diminuite dal 2015 e sono diminuite del 15,5% su base annua nel 2016 a 175 milioni di unità. Tuttavia, a causa delle loro grandi produzioni e dell'ampia penetrazione del mercato, il numero complessivo di PED tradizionali mantiene un tasso di crescita stabile.
Rispetto ai PED tradizionali, i nuovi PED emergenti, inclusi dispositivi elettronici indossabili, droni consumer, altoparlanti Bluetooth wireless e altri nuovi prodotti, sono diventati un importante punto di crescita nel settore PED. Ad esempio, i mercati globali dei dispositivi elettronici indossabili stanno crescendo notevolmente, in particolare spinti dalla popolarità dei dispositivi di monitoraggio della salute sportiva e degli orologi intelligenti. La spedizione globale di apparecchiature indossabili ha superato i 78,1 milioni nel 2015, con un aumento del 171,6% rispetto al 2014. Si stima che le spedizioni globali di apparecchiature indossabili raggiungeranno i 214 milioni con un tasso di crescita annuo del 20,3% entro il 2020. dei droni consumer è un altro nuovo punto di crescita. La spedizione di droni consumer ha mostrato un rapido trend di crescita dal 2013 al 2020.
Il rapido progresso dei PED è impossibile senza il progressivo miglioramento di batteria ricaricabile tecnologie. Le batterie primarie sono già state utilizzate come principale fonte di energia dei PED per un lungo periodo. Tuttavia, i progressi significativi delle batterie ricaricabili con maggiore energia e densità di potenza hanno notevolmente cambiato la situazione dall'inizio del 21 ° secolo. Attualmente, le batterie ricaricabili sono già state applicate nella maggior parte dei PED.
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