2025年无线能源收集系统：释放未开发的能量，以支持物联网及其他应用。探索塑造未来5年的突破、市场激增和战略机遇。

执行摘要：2025年的关键趋势和市场驱动因素
技术概述：无线能源收集的原理和类型
市场规模及预测（2025–2030）：增长超过30% CAGR
关键应用：物联网、可穿戴设备、智能基础设施和工业自动化
竞争格局：领先公司和新兴创新者
近期突破：材料、微型化和效率提升
监管和标准环境：IEEE、IEC和行业指南
挑战和障碍：技术、经济和采纳障碍
战略合作伙伴关系和生态系统发展
未来展望：颠覆性潜力和长期机会
来源及参考文献

执行摘要：2025年的关键趋势和市场驱动因素

无线能源收集系统在2025年将面临显著的增长和技术进步，主要受物联网（IoT）设备的普及、对可持续电源解决方案的需求和能源收集材料及架构的持续创新推动。这些系统从无线电频率（RF）、热梯度、振动和光等源捕获环境能量，变得日益关键，以为分布式传感器网络、可穿戴设备和智能基础设施供电，在这些应用中更换电池既不切实际又昂贵。

2025年的一个关键趋势是多源能源收集模块的集成，使设备能够从RF、太阳能和动能等多种来源获取电源。像德州仪器和意法半导体这样的公司正在研发超低功耗管理IC，有效地转换和存储收集的能量，支持无线传感器和边缘设备的自主运行。这些解决方案正在被智能建筑、工业自动化和资产追踪领域采用，因为这些领域优先考虑无维护操作。

5G的部署和无线基础设施的扩展也在催化RF能源收集的采用。作为RF无线电力领域的先驱，Powercast Corporation持续扩展其发射器和接收器的生态系统，使得IoT设备能够在几米的距离内进行远程充电。与此同时，Energous Corporation正在商业化WattUp技术，该技术支持接触和无线充电，目标应用包括零售、医疗保健和物流。

材料科学的突破进一步推动了这一领域的发展。灵活的压电和热电材料的开发使得能够创建可集成到可穿戴设备和智能纺织品中的能源收集装置。村田制造公司和TDK公司在微型化压电发电机和先进陶瓷材料方面的工作尤为显著，支持能源收集模块的微型化及坚固化。

展望未来，无线能源收集系统的市场前景乐观。超低功耗电子设备、无处不在的无线连接性和可持续发展的迫切要求的融合，预计将推动到2020年代后期的双位数年增长率。行业联盟和标准化努力，比如由蓝牙SIG和IEEE主导的，正在促进互操作性，加速在消费、工业和智慧城市应用中的采用。因此，无线能源收集预计将成为下一代连接、自给自足设备的基础技术。

技术概述：无线能源收集的原理和类型

无线能源收集系统，亦称为能源收集系统，旨在从环境中捕获并转换可用的电能。到2025年，这些系统对为低能耗设备（如传感器、可穿戴设备和物联网节点）供电至关重要，尤其是在更换电池不切实际的地方。核心原理是从无线电频率（RF）波、光（太阳能/光伏）、热梯度和机械振动等源捕获能量，并通过专门的换能器将其转换为电能。

最主要的无线能源收集技术类型包括：

RF能源收集：此方法捕获来自环境RF源（如Wi-Fi路由器、蜂窝塔和电视广播）的电磁能量。像TX RX Systems和Powercast Corporation这样的公司以其RF能源收集模块和发射器的开发而闻名。这些系统通常使用整流天线（rectenna）将RF信号转换为直流电源，适用于超低功耗电子设备。
光伏（太阳能）收集：光伏电池将光能（室内和户外）转换为电能。柔性和微型化太阳能电池的进步使其能够集成到可穿戴设备和物联网设备中。松下公司和夏普公司是专为能源收集应用设计紧凑型光伏模块的领先制造商。
热电能源收集：此方法利用表面之间的温差，通过热电发电机（TEG）产生电力。Ferrotec Corporation和Laird Thermal Systems以其热电模块而受到认可，这些模块越来越多地用于工业监测和可穿戴健康设备中。
压电和振动能源收集：机械振动或压力变化通过压电材料转换为电能。村田制造公司和TDK公司在为无线传感器网络和结构健康监测开发压电组件方面处于领先地位。

到2025年，超低功耗电子设备、改善的能量转换效率和微型化的融合正在加速无线能源收集系统的采用。未来几年的展望包括进一步整合到智能基础设施、医疗植入物和资产追踪中，持续研发重点集中在结合多种收集方式的混合系统，以提高可靠性和输出。行业领袖还在致力于标准化接口和改善电源管理电路，以最大化收集的能量并延长设备寿命。

市场规模及预测（2025–2030）：增长超过30% CAGR

全球无线能源收集系统市场在2025年至2030年之间预计将经历强劲扩张，业界共识指向超过30%的复合年增长率（CAGR）。这一激增是由于在工业自动化、智能基础设施、医疗保健和消费电子等领域对自供电设备日益增长的需求。无线能源收集—包括无线电频率（RF）收集、压电、热电和电磁能量捕获等技术—使得无维护的传感器和设备的部署成为可能，这一关键驱动因素支持物联网（IoT）和工业4.0应用的实施。

关键行业企业正在扩大生产和研发，以满足这一需求。德州仪器和意法半导体以其集成的能源收集IC而闻名，这些IC支持RF和环境能量捕获，适用于超低功耗无线设备。模拟设备公司也扩展了其产品线，提供针对工业和医疗物联网节点的能量收集解决方案。同时，EnOcean继续在自供电无线开关和传感器领域领导，特别是在建筑自动化中，利用动能和太阳能进行能源收集。

近年来在研发和制造能力方面的投资显著增加。例如，TDK公司和村田制造正在推动压电和热电材料的进步，旨在提高转换效率和微型化。这些创新预计将降低每个节点的成本并扩大可达市场，特别是在智能城市和工业物联网部署加速的情况下。

2025年至2030年的前景受到监管和可持续性趋势的进一步支持。欧盟推动能效建筑的举措和智能计量的普及正在催化无线无电池传感器的采用。同时，北美和亚洲市场在资产追踪、物流和医疗监测设备中日益整合能源收集。

到2030年，市场预计将以广泛采用多源能源收集模块为特征，使设备能够在不更换电池的情况下自主运行多年。无线能源收集与超低功耗无线通信协议（如蓝牙低能耗和LoRaWAN）的融合预计将开启新应用并推动进一步市场渗透。因此，该领域有望超过30%的CAGR标志，领先制造商和技术提供商将在塑造竞争格局中发挥关键作用。

关键应用：物联网、可穿戴设备、智能基础设施和工业自动化

无线能源收集系统正在迅速成为支持下一代设备、涵盖物联网（IoT）、可穿戴设备、智能基础设施和工业自动化的一项基础技术。到2025年，超低功耗电子设备、高级材料和创新的能源收集技术的融合，使得新一类自供电设备的出现得以实现，最大限度地减少或消除更换电池的需求。

在物联网行业，无线能源收集被集成到传感器节点和边缘设备中，以支持大规模的无维护部署。像意法半导体和德州仪器这样的公司正在提供能量收集IC，从环境中捕获来自无线电频率（RF）、热梯度和振动等源的能量。这些解决方案正在智能农业、环境监测和资产追踪等领域被采用，这些领域中更换电池在物流上挑战大或成本高昂。

可穿戴技术也是另一个重要受益者。包括索尼集团公司和三星电子在内的领先制造商正在探索无线能源收集，以延长健身追踪器、医疗可穿戴设备和智能手表的操作寿命。例如，利用身体热量和运动进行的能源收集被用于补充或甚至替代传统充电方法，从而提升用户便利性和设备可持续性。

智能基础设施——涵盖智慧城市、智能建筑和互联交通——依靠分布式传感器网络进行实时数据收集和自动化。无线能源收集正在推动无维护传感器的部署，用于结构健康监测、智能照明和占用检测等应用。像EnOcean GmbH的专注自供电无线开关和传感器，从运动、光线或温度差异中收集能量，支持大规模无电池基础设施解决方案。

在工业自动化中，无线能源收集被用于为条件监测传感器、资产追踪器和安全设备供电，尤其是在严苛或偏远的环境中。西门子股份公司和施耐德电气正在将能源收集模块整合到其工业物联网产品组合中，使得预测维护和实时分析成为可能，而无需频繁更换电池。这在石油与天然气、制造和物流等行业尤为重要，这些行业中停机时间和维护成本是重大问题。

展望未来，未来几年的无线能源收集效率、微型化和集成预计将进一步发展。随着标准的发展和生态系统伙伴关系的深化，这项技术有望成为各行业可持续自主电子系统的基石。

竞争格局：领先公司和新兴创新者

到2025年，无线能源收集系统的竞争格局由 established 技术领导者、专业组件制造商以及正在壮大的创新初创公司组成的动态组合。这些参与者正在推动从无线电频率（RF）、热梯度、振动和光等源收集环境能量的进步，应用领域涵盖物联网、工业自动化、智能基础设施和医疗设备。

在全球领导者中，德州仪器继续发挥重要作用，提供广泛的能源收集IC和电源管理解决方案。它们的产品广泛集成于无线传感器节点和低功耗物联网设备，使得无电池或延长寿命运行成为可能。同样，意法半导体也扩展了其能源收集和无线功率传输解决方案的范围，专注于超低功耗微控制器和为工业和消费应用量身定制的电源管理IC。

在RF能源收集领域，Powercast Corporation依然是一家杰出的创新者，其RF-to-DC转换器和发射器在零售、物流和建筑自动化领域得到应用。该公司的技术支持无线上充电和远距离电力供给，用于传感器和低功耗电子产品，并在2024-2025年宣布了新的合作关系，以扩大在智能零售和资产追踪中的部署。

新兴参与者也在取得显著进展。法国初创公司Enerbee正在为工业物联网和智能建筑应用商业化基于运动的能源收集器，利用其专有微发电机技术。同时，Enhancion正在开发先进的压电和热电能源收集模块，瞄准在恶劣环境中的无线传感器网络。

日本的村田制造正在大力投资于微型化的能源收集组件，包括陶瓷电容器和无线电源模块，以支持紧凑型、无需维护的物联网设备的普遍采用。他们与全球电子制造商的合作预计将加速能源收集在消费和工业市场的采用。

展望未来，竞争格局可能会出现进一步整合，因为大型半导体和电子公司会收购或与小众创新者合作，以扩展其无线能源收集产品组合。关注的焦点将继续保持在提高转换效率、降低外形尺寸和将能源收集与无线通信协议集成上。随着监管和行业标准的发展，互操作性和安全性将成为领先供应商之间的关键差异。

近期突破：材料、微型化和效率提升

无线能源收集系统近年来经历了显著的进步，受到对自供电物联网设备、可穿戴设备和传感器网络需求的推动。到2025年，材料创新、微型化和效率提升这三个关键领域正塑造该行业的轨迹。

在材料科学方面，先进的压电、热电和RF收集材料的开发至关重要。值得注意的是，灵活和可拉伸的基材的应用使得能源收集器能够嵌入纺织品和合规表面。像TDK公司和村田制造公司引入了新的多层陶瓷电容器和压电膜，提供更高的能量密度和更好的机械耐久性。这些材料现在在下一代可穿戴设备和医疗传感器中得到应用，其中外形和可靠性至关重要。

微型化也在加快，领先制造商利用微机电系统（MEMS）技术缩小能源收集模块的尺寸。意法半导体已经商业化了基于MEMS的振动能源收集器，可以集成到工业传感器节点中，减少难以接触位置的电池更换需求。同样，ams OSRAM开发了紧凑型能源收集IC，将电源管理和无线能量捕获集成于单芯片中，支持超低功耗无线传感应用。

通过材料改善和电路设计实现了效率提升。来自Seeed Technology Co., Ltd.和德州仪器的最新RF能源收集模块在典型环境条件下的转换效率现在超过60%，相比于前几代产品有了显著提升。这些模块正在智能建筑系统和资产追踪中被部署，在这些地方来自Wi-Fi和蜂窝网络的环境RF信号非常丰富。

展望未来，先进材料、微型化外形以及高效能电源管理的融合预计将在2027年前使得完全自主的无线传感器网络成为现实。行业领导者正在投资于结合多种收集方式（如太阳能、热能和RF）的混合能源收集系统，以最大化正常运行时间和可靠性。随着标准化工作的推进，预计与主流物联网平台的互操作性和集成将进一步加速采纳，使无线能源收集成为下一波连接设备的基础技术。

监管和标准环境：IEEE、IEC和行业指南

随着技术的成熟和在物联网、智能基础设施和工业自动化等领域的部署规模不断扩大，2025年无线能源收集系统的监管和标准环境正迅速演变。重点在于协调安全性、互操作性和电磁兼容性（EMC）要求，国际标准组织和行业联盟在此中扮演关键角色。

IEEE在无线电力传输（WPT）和能源收集技术标准的开发中占据中心地位。IEEE 1906.1标准，涉及纳米尺度和分子通信框架，被引用用于超低功耗能源收集应用。同时，广泛被采用的IEEE 802.15.4标准，面向低速无线个人区域网络（LR-WPANs），正在扩展以支持能源收集节点，确保在密集的物联网环境中实现互操作性和低功耗运行。IEEE无线电力传输工作组持续更新IEEE 802.11bb标准，该标准正式化了基于光的无线电力传送，这为智能建筑和工业设置中的能源收集开辟了良好的发展途径。

国际电工委员会（IEC）也在积极参与，特别是通过其技术委员会100及子委员会77，主要关注电子设备的电磁兼容性和安全性。 IEC 62311标准，涵盖与人类暴露于电磁场相关的电子和电气设备的评估，正在修订，以适应新的无线能源传输方式。此外，IEC 62827系列聚焦于音频、视频及类似设备的无线电力传输，也正在扩展，以包含能源收集设备的指导准则，特别强调用户安全和设备兼容性。

行业联盟如无线电力联盟（WPC）和AirFuel联盟正在推动相互操作标准的采用，覆盖近场（感应和谐振）及远场（RF和微波）能量传输。WPC的Qi标准已经在消费电子中占据了主导地位，并正在为超低功耗物联网设备进行适配，同时AirFuel联盟正在为基于RF的能源收集推动标准，目标是智能传感器和资产追踪。

展望未来，预计美国、欧盟和亚太地区的监管机构将出台更新的指南，涉及频谱分配、电磁兼容性和安全性，以应对无线能源收集系统的普及。IEEE、IEC和行业驱动标准的融合预期将加速全球市场的采用，降低合规复杂度，并促进无线能源收集技术在2025年及之后的创新。

挑战和障碍：技术、经济和采纳障碍

无线能源收集系统，通过收集来自无线电频率（RF）、热能或振动能量等源的环境能量，正在成为自供电物联网设备和传感器网络的重要推动者。然而，截至2025年，数个技术、经济和采纳相关的挑战仍然阻碍其广泛部署。

技术挑战仍然处于最前沿。能量转换和收集效率是一个持续的限制。例如，大多数商业化的RF能源收集器在现实环境中的转换效率低于50%，而城市环境中可用的环境RF功率密度通常在0.1到1μW/cm²之间——这对于许多高功率应用是不够的。像TX RX Systems和Powercast Corporation这样的公司正在积极开发RF收集模块，但它们的产品通常适合超低功耗设备，如远程传感器或资产追踪器。此外，环境能量源（例如波动的RF信号或间歇性的振动）不可预测且间歇性的自然，使得设计可靠的电源管理电路和储存解决方案变得复杂。

经济障碍也很显著。集成能源收集模块（尤其是那些配备先进电源管理和存储的模块）的成本，仍高于传统电池解决方案在许多用例中的成本。虽然像Enhanced RF Solutions和Energous Corporation这样的公司正在努力商业化无线电力传输和能源收集技术，但规模经济尚未完全实现。特别是在定制或特定应用的设计中，生产数量少使得单位成本保持高位。此外，对于部署无线能源收集系统所需的投资回报，往往难以量化，尤其是与传统电池的成本和使用寿命相比时。

采纳障碍包括技术怀疑和监管不确定性。许多潜在的采纳者由于对能源收集系统在不同现实环境中的可靠性和寿命的担忧而保持谨慎。还存在监管方面的考虑：例如，专用RF发射器的使用必须遵守联邦通信委员会等机构制定的频谱分配和发射限制。此外，无线能源收集的互操作标准仍在发展的过程中，这可能会阻碍设备制造商和基础设施供应商的大规模投资。

展望未来，克服这些挑战将要求在材料科学、电路设计和标准化努力方面的持续进步。业内的协作和在受控环境中的试点部署预计将加速，但无线能源收集系统主流的采用可能在未来几年仍将局限于特定应用。

战略合作伙伴关系和生态系统发展

战略合作伙伴关系和生态系统发展正在迅速塑造无线能源收集系统行业，随着行业步入2025年，朝向超低功耗、无维护设备的驱动尤其是在物联网（IoT）、智能基础设施和工业自动化领域，促进了半导体制造商、能源收集专业公司以及最终用户解决方案提供商之间的合作。

一个显著的趋势是领先半导体公司与能源收集技术开发者之间联盟的形成。例如，意法半导体一直积极与能源收集模块制造商合作，将其超低功耗微控制器与先进的能源收集解决方案进行整合。这些合作旨在交付参考设计和开发工具包，加速无线能源收集在传感器节点和边缘设备中的采用。

同样，德州仪器通过与无线电力传输和能源收集创新者合作，已扩展其生态系统，确保其电源管理IC与各种环境能量源的兼容性，包括RF、热能和振动。这种方法促成了一个更具互操作性和可扩展的环境，方便设备制造商部署无电池或自供电的系统。

在材料和设备方面，京瓷公司利用其在陶瓷和压电材料方面的专业知识，与传感器和物联网设备制造商合作，旨在共同开发能够有效将机械振动转换为可使用电能的模块。这些合作关系对于工业和基础设施监测应用至关重要，在这些应用中，可靠性和持久性是根本。

行业联盟和标准机构也在生态系统发展中扮演关键角色。像蓝牙SIG这样的组织正在与技术提供商合作，标准化无线能源收集接口，确保与现有无线通信协议的无缝集成。这预计将加速智能建筑和资产追踪中自主供能设备的部署。

展望未来，未来几年可能会看到能源收集硬件、无线通信模块和基于云的分析平台之间的更深入整合。战略合作伙伴关系将越来越集中于从能量捕捉到数据传送和可行见解的端到端解决方案。随着更多公司携手解决互操作性、可安全性和可扩展性，无线能源收集生态系统在2025年及之后将迎来强劲的增长和更广泛的商业采用。

未来展望：颠覆性潜力和长期机会

无线能源收集系统——从无线电频率（RF）、热梯度、振动和光等源收集环境能量的技术——正处于重大的颠覆和长期机遇的前沿，随着世界深入普及互联互通和物联网（IoT）时代。到2025年，超低功耗电子设备、先进材料和微型化能量收集装置的融合正在加速自供电传感器和设备在工业、消费和基础设施领域的部署。

无线能源收集生态系统的主要参与者包括半导体制造商、物联网解决方案提供商和专业能源收集技术公司。意法半导体和德州仪器正在积极开发针对能源收集应用的集成电路和电源管理解决方案，使设备能够仅依靠收集的能量或以混合配置运行。模拟设备公司正在推进超低功耗模拟前端和支持多种环境能量源的能源收集PMIC（电源管理IC），而ENECO和Enerbee在微发电机和基于运动的收集器领域创新。

最近在2024-2025年的展示和试点部署已经表明，无线能源收集能够可靠地为智能建筑、物流和工业自动化中的分布式传感器网络供电。例如，无电池资产追踪器和环境传感器正在商业设施中推出，利用RF和光伏能源收集消除了对电池更换的需求并降低了维护成本。在无线传感器节点中采用能源收集还受到可持续性推动和监管压力的刺激，以减少电子废物。

展望未来，无线能源收集系统的颠覆性潜力在于能够实现真正无维护的自主设备。这一点在大规模物联网部署中尤其相关，因为更换电池在这些情况下既不切实际又成本高昂。预计将能源收集与新兴无线通信标准（如蓝牙低能耗和超宽带）集成，将进一步拓展应用范围，从智慧农业到基础设施健康监测。

随着纳米材料和微制造技术的进步，长期机会也将出现，以提高能量收集器的效率和多功能性。像意法半导体和德州仪器正在投资于研究合作伙伴关系，以开发下一代材料和架构。随着生态系统的成熟，设备制造商、能源收集器供应商和最终用户之间的合作对于标准化接口和加速采用至关重要。

预计到2030年，无线能源收集系统将支撑一类智能、自给自足的设备，改变从智慧城市到医疗和环境监测等一系列行业。接下来的几年将是扩大部署、完善技术并释放该领域全部颠覆潜力的关键时期。