電池供電的連接設備的主要挑戰之一是自主性。越來越多的人需要更大的電池功率或更長的電池壽命，但不支持更大的電池。例如，一些可穿戴設備可能是醫療植入物；笨重的電池不太可能成為此類設備的選擇。電池技術通過利用能量收集來跟上。

對于具有小外形尺寸的設備，例如在物聯網 （IoT） 中激增的設備，能量收集可能是一個令人難以置信的優勢。這些小型設備通常只需要極少量的電流，從各種來源收集能量可能是一個有價值的設計元素。

可穿戴醫療解決方案醫用可穿戴設備是可穿戴設備，可以檢測、存儲和傳輸實時測量的重要參數（如心率、氧飽和度和呼吸頻率），以報告克服某些關鍵閾值的情況。根據 Frost & Sullivan 的分析——“臨床和消費者健康中的可穿戴技術”——全球醫療領域的可穿戴設備市場將在 2020 年達到 189 億美元。

能量收集解決方案被設計為電池的輔助電源或作為可穿戴設備永久使用的獨立電源，不受能源消耗的限制。能量收集被認為是一種不可靠的來源，因為根據環境條件，能量的可用性會隨著時間的推移而發生很大變化。可以將能量收集源（如振動、熱或太陽能）與可充電電池相結合。

摩擦起電效應接觸帶電是一種在兩種不同材料接觸和分離時產生表面電荷的過程。在此接觸期間，每種材料都會產生相反極性的電荷。近年來，在開發稱為摩擦電納米發電機 （TENG） 的摩擦電能量收集系統方面取得了進展。這些系統需要最少的基本組件：至少兩層摩擦電材料，它們之間的物理分離，以及用于收集電力的電極，以及一個調節電路以最大限度地提高收集效率（見下圖）。

TENG的調理電路；t1 是開關閉合時（LC 單元存儲的能量），t2 是開關打開時（LC 單元釋放的能量）。

經典的 DC/DC 降壓轉換器與 TENG 的 AC/DC 降壓轉換電路耦合，如上圖所示。在開關與負載電阻R之間依次增加了二極管D1、串聯電感L和電容C。該開關不僅用于最大化能量傳輸，還用于將輸入降壓轉換為電路。開關可以通過帶有MOSFET的微功率電壓比較器來實現，以集成自管理機制。

熱能熱能收集是捕獲環境中可自由獲得的熱量或代表發動機、人體和其他來源排放的廢能并將其投入使用的過程。熱能直接轉化為電能可以通過塞貝克效應實現，其中通過適當設計的熱電裝置感應的熱流產生電壓和電流。PN 對是熱電發電機 （TEG） 的基本組件，由 P 型和 N 型熱電材料的單一結構組成，每一個都以串聯方式電連接。

通過將許多 PN 對在電氣和熱方面并聯，可以構建一個典型的 TEG 模塊，該模塊產生與熱梯度成比例的電壓。熱電或 TEG 發電模塊已經在許多應用中使用，例如宇宙飛船，它們收集放射性物質供應衰變釋放的熱量。

新興的醫療可穿戴電子產品領域還通過為設備提供體溫來收集熱電能量。

振動能量振動能量收集使用與旋轉機器（如電動機）或人體運動相關的自然低電平源來產生數百微瓦或單個毫瓦。

使用的壓電換能器是非對稱晶體的一個子類。材料單晶胞中的不對稱性建立了使晶體變形導致電位差很小的機制。

然而，要“調整”壓電換能器的特性，必須充分了解振動物體的頻率分布并找到其共振頻率。對于某些應用，例如電機，振動的特性和共振頻率是眾所周知的。對于其他人來說，獲得足夠的了解需要用加速度計測量物體的振動，并分析通過快速傅里葉變換 （FFT） 獲得的數據的頻率特性，以找到共振頻率。

射頻能量射頻 （RF） 無線能量收集為延長便攜式設備的電池壽命提供了潛力。電磁波來自多種來源，例如衛星站、GSM 和無線互聯網。射頻能量收集系統可以捕獲電磁能量并將其轉換為可用的恒流電壓。主要布局由天線和整流電路組成，可將射頻功率或交流電 （CA） 轉換為恒流信號。阻抗匹配網絡 （IMN） 確保射頻源和負載之間的最大功率傳輸。