充电是日常生活中的一件小事,但其中却隐藏着诸多玄机。
手机电池充电时,充电器会先给电池一个较大的恒定电流,此时电池电压快速上升。
随着电量的增加,电压上升的速度越来越慢,充电器输出电流也逐渐减小。
当电量达到70%—80%时,电压上升变缓,充电器开始以恒压方式工作,并进一步降低输出电流,控制充电速度。
这种先“大步快跑”,再“小步慢跑”的充电模式被称为“快充”。
快充阶段,锂离子需要加速瞬时嵌入到负极。
这对负极快速接收锂离子的能力挑战很大。
普通石墨材料在快充时,锂离子来不及嵌入石墨间层状结构中,容易造成析锂现象,导致电池容量快速衰减、循环寿命缩短、安全性下降等问题。
因此,为了提升快充性能,必须对电池材料进行改进,提高电极材料对锂离子的传输能力。
目前市场上商用的快充技术分为两种:一种是高压快充,通过提高充电电压来提升充电功率;另一种是低压大电流快充,在保持充电电压不变的情况下,通过提高充电电流来提升充电功率。
高压快充技术的代表企业为华为、OPPO和小米等国内安卓阵营手机厂商。
他们相继推出了SCP、VOOC、魔改PPS等私有协议来实现快充。
这些快充协议的充电功率普遍超过40W,甚至达到了100W以上。
然而,随着充电功率的增大,高压快充也带来了一些问题。
比如,充电过程中会产生更高的热量,对电池的热管理系统提出了更高的要求。
同时,由于充电过程中电流相对较小,使得内阻大的充电线缆及接口成为了制约高压充电功率的瓶颈。
相比之下,低压大电流快充技术具有许多优势。
首先,它能够有效解决高功率充电时的发热问题。
在同样的功率下,电流越大,由电阻引起的发热量越小。
其次,低压大电流快充对线缆和接口要求较低,兼容性更好。
此外,由于电流较大,在电池能量密度相同的情况下,可以更快地完成充电过程。
低压大电流快充技术的典型代表是vivo和努比亚等手机厂商所采用的技术。
这些技术通常采用双电芯串联或电荷泵降压的方式实现。
例如,iQOO 10 Pro采用了20V/6A的120W超快闪充方案,通过双电芯串联和电荷泵技术将10V/12A转化为5V/12A,最终实现了低压大电流快充。
需要注意的是,虽然低压大电流快充具有很多优点,但它也存在一些局限性。
例如,由于电流较大,对充电线缆和接口的载流能力要求较高。
同时,大电流充电也会带来更明显的发热问题。
因此,在选择快充技术时,需要综合考虑各种因素,权衡利弊。
无论是高压快充还是低压大电流快充,它们都各有优缺点。
选择合适的快充技术需要考虑多种因素,包括充电速度、安全性、兼容性以及成本等。
在未来的发展中,随着技术的不断进步和创新,我们相信将会有更多更好的快充技术问世,为我们的手机使用带来更加便捷和高效的体验。