目前手机应用的主流快充技术有高通QuickCharge2.0(最新为QuickCharge3.0)、联发科PumpExpress以及OPPOVOOC闪充三家,其中高通和联发科都是采用高电压充电,而VOOC闪充采用大电流充电。
最新的魅族PRO6也搭载了快充技术,其海报中有这样一句“为什么他们在谈快充时,绝口不谈电池寿命?”
快速了解锂离子电池
首先我们要清楚锂离子电池的充放电原理,电池有两极:正极是锂化合物,负极为石墨。
充电放电都是电能和化学能的相互转换,在锂离子在正负极运动过程中,也在变成不同的化合物。
我们可以把锂离子看作是装有电荷的小车:在充电时,由于电场作用使小车全部开到负极储存下一定的能量(锂离子嵌入到负极的石墨碳层微孔);在放电时,这些带着电荷的锂离子小车由于发生化学反应,又跑到了正极(锂离子的脱嵌,使正极处于富锂状态)。在这个过程中形成电流供电。
理想状态下,只要正负极材料的化学结构基本不发生变化,电池充放电的可逆性很好,锂离子电池就能保证长时间循环。
快速充电主要是保证锂离子快速的从正极嵌出并快速的嵌入负极,不能造成锂离子的沉积。
但是在电流增大时,电极负极(石墨)表面的一层半透膜(SEI膜)会有一定程度的破裂,使电极材料和电解液相互反应,另外温度升高也会让电池内部发生副反应破坏电池上的化学物质,导致可逆性降低(就是锂离子小车没法来回开了)电池容量也就会不断的减少。
就是是我们经常感觉到的,明明是充满电了,为什么电池越来越不经得起用了。
以大疆无人机的锂电池举例,一块4480mAh68Wh电压为15.2V的锂电池,充满只需要1.5h(相比之下iPhone6splus电池容量为2750mAh,电压为3.8V)但大疆无人机的锂电池寿命只有200个循环。电池寿命的衰减显而易见。
根据DIGITIMES的最新报道,苹果公司最近也在致力于升级电池充电技术,准备采用15V至20V的充电设备来提高电池效率,推动新的IC技术。不过PWMIC的设备提供方同样也表示这需要承担极大的风险。
快充的保护模式
三家的快充方案都会有关于电池的温度监控方案。在加大电压的同时不可避免的就是温度的升高。如果你在使用高通QC的快充技术的同时玩大型游戏,这时由于芯片控制,限制外加电压,保证你的手机不会严重发热,但充电效率会下降。
而VOOC闪充,分段采用充电电流控制,和充电线缆和电池的多线路设置。简单来说就是之前一块电池充电,现在分成几块电池,分别对其充电。
在安全性上,因为快充都有“握手协议”,会在充电前协调好输出电压电流的大小。
锂电池充电分为三个部分:恒流预充电(CCPre-charge)、大电流恒流充电(CCFastCharge)和恒压充电(CV)。
手机电量耗光之后电压降低,当低于一定数值时充电器会使用比较低的电流对锂电池进行预充电。经过一段时间,锂电池电压高于预定数值后,就进入第二个阶段大电流恒流充电,此时适当加大电流可以加快充电速度。