电池是全球数十亿物联网产品必不可少的部件，预计需求将会不断增长。市场调研机构Statista指出，2020年全球锂离子电池市值超过400亿美元，预计到2030年将增加到十倍以上。
对于用于远程监控的物联网设备，电池尤为重要，其中许多产品均以低功耗作为设计重点。电池在更换前可以持续使用几个月，甚至几年。然而，当设备数量高达数百万个时，即便只需偶尔更换电池，也十分费时和昂贵。而且，处置数以百万计的电池会带来重大的环境影响。
此外，由于许多电池含有锂（通常来自采矿或从盐矿中提取），生产时也会对环境造成巨大影响。根据《连线》杂志文章，在南美洲盐滩上开采每一吨锂需要消耗227万升水。
减少对环境的影响
由于电池技术的进步和物联网芯片(如Nordic的SoC、SiPs和Companion ICs)的效率，延长电池寿命（甚至省去电池）变得越来越可实现。这些进步使得通过从环境来源(如太阳能、振动、热能和风能)采集能量来给电池充电变得可行。采集能量减轻了电池对环境的影响，并引入了一种更可持续的选择。
最近，瑞典最大的技术大学KTH皇家理工学院的一份技术报告(基于能量采集的嵌入式物联网解决方案的能量预算)详细介绍了心率传感器能量采集的可行性。这种医疗设备被设计用来检测恐慌发作——通过用户心率的异常飙升来识别症状——然后向医护人员发送警报和患者身份。
该报告发现，所用心率监测器——使用了Nordic超低功耗nRF52840 SoC进行计算和无线连接——能够利用“从振动能量采集器采集并存储在超级电容中的部分能量”来采集和传输数据。能量采集器的工作原理是采集穿戴者心跳产生的振动能量。
电池的替代品
有效的能量采集对此类应用至关重要。但是，这种能量的储存方式也会显著影响最终产品的整体可行性和最终性能。例如，能量储存装置必须保留一些电力，以确保在环境中几乎没有可采集的电力时仍能正常工作。例如，一台太阳能资产跟踪设备有时可能需要在夜间或阴天传输数据。
电池是能量储存的一个很好的选择，但也是一个关键的工程挑战;锂离子电池等可充电设备每次充电时都会略有退化。这意味着电池最终仍然需要更换——随之而来的是维护和处置的不便。
超级电容器有望成为合适的解决方案，它本质上是能够长期储存能量的高容量电容器，能够快速充电和放电，可以在无法获取能源时为终端产品提供电力。而且，超级电容器的充电次数相比锂离子电池多得多。KTH皇家理工学院报告中描述的心率监测器采用锂混合型超级电容器，其额定使用寿命是锂离子电池的五倍，达到5万次循环。
然而，由于复杂的处理要求和/或频繁的传输操作，类似这款心率监测器的物联网医疗设备往往需要功率峰值。KTH瑞典皇家理工学院报告总结，虽然能量采集器可为设备提供电能，但无法产生足够的能量为超级电容器完全充电，很可能需要备用电池资源。
能量采集
虽然心率监测器的振动能量采集器未能省去电池，但如今的低功率无线设备可以仅依靠一些能量采集来源运行。SODAQ公司的太阳能资产追踪器就是一个例子。SODAQ TRACK SOLAR设备使用了Nordic公司的nRF9160 SiP（该器件可以在无线电传输之间进入超低功耗睡眠模式），采用半瓦功率太阳能电池板。这款追踪器具有加速器、光传感器和温度传感器，能够使用GNSS、Wi-Fi或蜂窝物联网将位置数据发送到云端。
此外，AquaSensing公司的泄漏传感器1.0 可以完全利用从环境中采集的能量来工作，工作原理是从进入的液体采集能量，为超低功耗nRF52832 SoC供电。利用这款SoC的蓝牙连接功能，该款传感器可以（通过附带应用程序）向用户的智能手机发送泄漏警报。
无电池设备或成未来发展方向
从环境中采集能量在许多方面都是有益的。例如，它使用可持续的能源，减少了制造和处理电池带来的难题。虽然电池在未来一段时间内仍然非常重要，但如今的能量采集解决方案可以显著延长电池使用寿命。
正如KTH瑞典皇家理工学院报告所详述的那样，某些形式的能量采集仍然有一些限制，例如振动。但是，随着无线芯片和电源管理变得更加高效，能量采集技术可能会实现更美好的未来。