Hoje em dia, o mundo rico em informações está se tornando cada vez mais portátil. Com as enormes demandas pela entrega oportuna e eficiente de informações globais, a coleta e a transmissão de informações exigem uma plataforma portátil de troca de informações para resposta em tempo real. Dispositivos eletrônicos portáteis (PEDs), incluindo telefones celulares, computadores portáteis, tablets e dispositivos eletrônicos vestíveis são os candidatos mais promissores e têm promovido o rápido crescimento do processamento e compartilhamento de informações.
Com o desenvolvimento e a inovação da tecnologia eletrônica, os PEDs têm crescido rapidamente nas últimas décadas. A principal motivação por trás desta atividade é que os PEDs são amplamente usados em nossa vida diária, desde dispositivos pessoais a dispositivos de alta tecnologia aplicados na indústria aeroespacial devido à capacidade de integração e interação com humanos, o que trouxe grande conveniência e mudanças que marcaram época, até se tornando uma parte indispensável para quase todas as pessoas.
Em geral, fontes de energia operadas estáveis são obrigatórias nesses dispositivos para garantir o desempenho desejado. Além disso, é altamente necessário desenvolver fontes de armazenamento de energia com alta segurança devido à portabilidade dos PEDs. Com as demandas crescentes de longo tempo de execução de PEDs, a capacidade dos sistemas de armazenamento de energia deve ser atualizada. Consequentemente, a exploração de dispositivos de armazenamento de energia eficientes, de longa vida, seguros e de grande capacidade é fortemente solicitada para atender aos desafios atuais dos PEDs.
Sistemas de armazenamento de energia eletroquímica, especialmente baterias recarregáveis, têm sido amplamente empregados como fontes de energia de PEDs por décadas e promoveram o crescimento próspero de PEDs. Para satisfazer os requisitos continuamente elevados de PEDs, melhorias significativas no desempenho eletroquímico das baterias recarregáveis foram obtidas. As baterias recarregáveis de PEDs passaram por chumbo-ácido, níquel-cádmio (Ni-Cd), hidreto metálico de níquel (Ni-MH), baterias de íon-lítio (íon-lítio), e assim por diante. Sua energia e potência específicas melhoram substancialmente com o passar do tempo.
| Características | Bateria de chumbo ácido | Bateria Ni-CD | Bateria Ni-MH | Bateria Li-ion |
| Densidade de energia gravimétrica (Wh / Kg) | 30~50 | 40~60 | 60~120 | 170~250 |
| Densidade de energia volumétrica (Wh / L) | 60~110 | 150~190 | 140~300 | 350~700 |
| Tensão da bateria (V) | 2.0 | 1.2 | 1.2 | 3.7 |
| Ciclo de vida (até 80% da capacidade inicial) | 300 | 1500 | 1000 | 500-2000 |
| Autodescarga por mês (%) | 5 | 20 | 30 | <10 |
| Tempo de carregamento rápido (h) | 8~16 | 1 | 1~4 | 1 ou menos |
| Em uso desde | Final de 1800 | 1950 | 1990 | 1991 |
| Toxicidade | Alto | Alto | Baixo | Baixo |
| Tolerância de sobrecarga | Alto | Moderado | Baixo | Baixo |
| Temperatura de operação | -20 a 60 | -40 a 60 | -20 a 60 | -20 a 60 |
Os produtos PED recém-lançados geralmente podem abrir novos mercados com taxas de crescimento rápidas. Com a saturação total da penetração do mercado, seu crescimento desaceleraria gradualmente. Por exemplo, o mercado dos produtos PED tradicionais, ou seja, laptops, celulares e tablets, atingiu certos níveis de penetração e gradualmente se saturou, resultando em um ritmo de crescimento mais lento nos últimos anos. Embora as remessas globais de telefones celulares tenham aumentado de 680 milhões em 2012 para 1536 milhões em 2017 e a taxa de crescimento tenha caído de 43,8% para 2,7%. O mercado de notebooks apresentou tendência de crescimento negativo desde 2012, tendo apresentado queda significativa de 10,4% em 2015, principalmente devido ao ciclo de uso prolongado de notebooks. Fenômeno de crescimento negativo semelhante pode ser encontrado no mercado de tablets e câmeras digitais. As remessas globais de tablets caíram desde 2015 e diminuíram 15,5% ano a ano em 2016 para 175 milhões de unidades. No entanto, devido à sua grande produção e ampla penetração no mercado, o número geral de PEDs tradicionais mantém uma taxa de crescimento estável.
Comparados com os PEDs tradicionais, os novos PEDs emergentes, incluindo dispositivos eletrônicos vestíveis, drones de consumo, alto-falantes Bluetooth sem fio e outros novos produtos, tornaram-se um importante ponto de crescimento na indústria de PEDs. Por exemplo, os mercados globais de dispositivos eletrônicos vestíveis estão crescendo dramaticamente, principalmente impulsionados pela popularidade dos dispositivos de rastreamento de saúde esportiva e relógios inteligentes. A remessa global de equipamentos vestíveis ultrapassou 78,1 milhões em 2015, resultando em um aumento de 171,6% em relação a 2014. Estima-se que as remessas globais de equipamentos vestíveis atingiriam 214 milhões com uma taxa de crescimento anual de 20,3% até 2020. O mercado de drones de consumo é outro novo ponto de crescimento. A remessa de drones de consumo mostrou uma tendência de crescimento rápido de 2013 a 2020.
O rápido progresso dos PEDs é impossível sem a melhoria progressiva de bateria recarregável tecnologias. As baterias primárias já foram usadas como a principal fonte de energia dos PEDs por um longo período. No entanto, os avanços significativos de baterias recarregáveis com maior energia e densidade de potência mudaram notavelmente a situação desde o início do século XXI. Atualmente, baterias recarregáveis já foram aplicadas na maioria dos PEDs.
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