鉅大LARGE | 點擊量：943次 | 2021年11月01日
手機快充技術一覽 鋰硫電池或成未來主宰
很多人心中都有這樣一個疑問，為何今天智能手機硬件參數不斷飆升，但最受關注的電池續航技術卻沒能跟上步伐呢？手機廠商在追求產品輕薄化設計時顯然已經無路可走，然而在持續優化產品內部設計、系統功耗之時，消費者并不能接受新產品僅維持與舊產品相同續航表現的事實。雖說電池技術遭遇的瓶頸短時間內無法被解決，但那些逐漸普及的快充、閃充技術倒是讓我們看到了星星之火可以燎原之勢。
手機鋰離子電池充電原理
現階段智能手機普遍使用的是鋰離子電池。鋰離子電池最初在上世紀70年代制成，經過20年的技術積累，索尼率先將這種技術商用化。當其他高科技電池技術還處于概念化階段時，鋰離子電池在各個產品線中的地位堪稱是統治級的。
平時我們每天都會給手機充電，但很少有人研究過鋰離子電池的充電方式。簡單科普一下，鋰離子電池的充電過程會分為四個階段：低壓預充、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。
鋰離子電池的充電方式是限壓恒流的，整個過程由IC芯片控制，它首先會檢查手機充電電池的電壓狀況，假如電壓低于3V會先進行預充電，此時充電電流為設定電流的1/10。當電壓提升到3V之后會進入到標準充電的過程中。這時會以設定電流進行恒流充電，而電池電壓升到4.2V時會改為恒壓充電，同時保持充電電壓在4.2V的基礎上進行，此時充電的電流會逐漸下降，直到電流下降至設定充電電流的1/10時充電結束。一般的鋰離子電池充電過程會在2個小時以上。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我們也可以用測量電壓的方式估算電池剩余電量：4.2V-100%；3.95V-75%；3.85V-50%；3.73V-25%；3.5V-5%；2.75V-0%。
快充：萬變不離"P=UI"
那么快速充電又是怎么回事呢？大家都了解P（功率）=U（電壓）I（電流）這個基礎公式吧。在保證充電器電壓比電池電壓高的情況下，快速充電就是讓充電過程中根據電池電壓、電量甚至溫度等動態參數實時讓充電器來調整輸入電壓、輸出電流，具體來說分為三個方式。
1、提升電壓，恒定電流：這種方式會出現大量熱能，功耗也會新增，對電池和手機有損害；
2、恒定電壓，提升電流：在并聯電路下進行分流，每個電路承擔的壓力減小；
3、提高電壓、提高電流：雖然這樣是新增功率、提升充電速度的最快方法，但同第一點相同，同時新增電壓、電流會出現更多熱量，從而加大電池與設備的自身消耗；
經過幾年的技術積累，目前市面上已經有了一些快充代表性案例。
高通QuickCharge
2012年公布的高通QuickCharge1.0技術最高支持10W的充電功率，也就是說在5V充電電壓下電流能達到2A。而13年公布的QuickCharge2.0技術則在1.0的基礎上將充電功率提升到36W，縮短了充電時間。
QuickCharge2.0分為了A級和B級兩種標準，A級適用于手機、平板和其他電子設備。高通官方數據稱QuickCharge2.0A級標準最大充電電流為3A，假如在5V情況下，充電功率為15W，因此充電速度比10W的QuickCharge1.0更快。
舉個例子更好理解，配合使用9V/1.67A充電器的話，設備充電效率會提升75%。比如對一塊3300mAh容量的電池進行半小時的充電，QuickCharge2.0在30分鐘后能充到60%，而傳統的充電僅是12%。另外QuickCharge2.0還支持5V、9V、12V三種電壓，高電壓充電器可以適配更多設備，以此防止電壓損耗，保證充電效率。
適配機型方面，當初QuickCharge1.0僅支持驍龍600處理器對應的機型，而換到QuickCharge2.0身上則可以支持驍龍200、400、410、615、800、801、805、810等處理器的機型，目前有許多智能手機都具備對QuickCharge2.0的支持，包括MotoX（二代）、Nexus6、LGGFlex2、三星GalaxyNote4、NoteEdge、索尼XperiaZ3、Z3Compact、HTCOneM8、M9等等，同時還包括一些非驍龍處理器的機型，比如旗艦機型三星S6、S6edge其實也支持QuickCharge2.0。
還需注意一點，QuickCharge2.0要一個輸出功率更高的充電器，假如使用那些舊的充電器仍然只能維持在普通充電水平。
聯發科PumpExpress
除了QuickCharge2.0之外，聯發科平臺也在去年二月與今年五月分別推出快充技術PumpExpress以及PumpExpressPlus，官方稱充電速度可以提升45%，同時也要配合特定的充電器使用。
兩種快充規格
1、PumpExpress為快速直流充電器供應的輸出功率小于10W（5V），受控輸出電壓：5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V，主流輸出功率：5V/1A&5V/1.5A；
2、PumpExpressPlus為充電器供應的輸出功率大于15W，其差別為受控輸出電壓新增了12V、9V和7V三個檔位，為12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V；
PumpExpress技術原理重要是內置于PMIC電源管理集成電路，能允許充電器根據電流決定充電要的初始電壓，此時PMIC發出脈沖電流指令通過USB的Vbus（USB電壓）傳送給充電器，充電器按照指令調節輸出電壓，電壓最終新增到5V時獲得最大充電電流。
當恒流充電時，送往電池的電流不斷減少，根據上面這張圖能看到，從Nsec到Naux組成的反向變壓器上的電壓和電流出現變動，Naux輸出電流送給了Vsense引腳，Vsense電路會計算電流的變化，然后調高Npri變壓器的電壓，這樣次級線圈Nsec的輸出電壓也提高了。根據公式P=UI，輸往手機充電IC的功率就增大了；保證了當電池的電壓接近4.2V時，不斷的執行從P=UI（5V×很小電流）到P=UI（大于5V的電壓×很小電流）的調整，實現了對電池的快速充電目的。
產品方面，MT6630平臺最先使用了PumpExpress技術。之后的PumpExpressPlus重要被用在MT6575以及MT6732等新平臺中，例如我們熟悉的魅族MX5的mCharge技術就是基于PumpExpressPlus，同時也包括其他采用MTK解決方法的手機。
VOOC閃充技術
QuickCharge2.0以及PumpExpress技術有一個共同點都是通過提高手機充電電壓的方式來實現快充，然而OPPO的這套快充思路顯然激進一些，采用的是低電壓并提升電流的方式，比如Find7配備的是5V電壓+5A電流的充電模式，30分鐘大概可以充入75%的電量。
VOOC閃充系統中兩樣與眾不同的硬件設計是7針microUSB接口和8個金屬觸點電池。一般來講，常規的microUSB接口為5針，而手機電池則為4至5個觸點，但OPPOFind7卻為7針、8觸點，這多出來的針和觸點可以形成一個類似于多塊電池的串聯通道，從而提升充電速度。
由于VOOC閃充技術并非是平臺化的技術，因此目前僅支持OPPO自家的產品，比如OPPOFind7、N3、R7，而且要配合閃充充電器來使用，局限性較大。
未來電池技術什么樣？
相比前兩年，如今快速充電技術已經愈加成熟。在電池新技術遭遇瓶頸之時，快速充電技術可謂是解了燃眉之急。尤其是當你出門在外，或者處理緊急事件時無法長時間充電的情況下，快充技術可以為你贏取更充足的時間。由此不難預測，未來快充技術或將成為每個手機的標配。
當然，最終我們還是期待電池技術本身能有新的突破，盡管現在很多技術都處于概念階段，但有幾個比較靠譜的猜想值得關注。
一種說法是說鋰離子電池會被鋰硫電池所取代。因為傳統鋰離子電池在使用一段時間后會出現鋰金屬沉積從而造成電池容量膨脹、爆炸的風險，這便是為何鋰離子電池無法長久使用的重要原因。
研究過程中發現，使用鋰硫替代傳統鋰聚合物，不僅能夠獲得更高的充電能力，同時減少鋰金屬沉積物出現來增強穩定性。設計上其實是在硫化物上添加一層薄薄的二氧化硅（玻璃），使硫與電解質分離更容易在電極之間通過。
另一種可行方法則是鋰金屬陽極新技術，這種方法的本質在于壓縮鋰離子電池的體積，確保讓智能手機保證輕薄的同時通過減少電池體積、新增電池數量的方式獲得更多電量。
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