快充對電池到底有沒有損害?

2020-12-17 EDN電子設計技術

隨著智慧型手機的屏幕越做越大、解析度越來越高，手機性能越來越強，手機的續航就成為了不少人抱怨的對象。在電池技術沒有很大突破的時候，快速充電技術自然成為了救世主。blJednc

很多人其實都不太了解快充，很容易對這種技術產生誤解。比如說快充到底安不安全？會不會損害手機電池等等。現在我們就說說快充那些事。blJednc

什麼是快充？

首先我們要清楚鋰離子電池的充放電原理，電池有兩極：正極是鋰化合物，負極為石墨。充電放電都是電能和化學能的相互轉換，在鋰離子在正負極運動過程中，也在變成不同的化合物。blJednc

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快速充電是一個相對籠統的概念，它有著三種不同的實現形式：blJednc

  1. 電壓不變，提高電流；
  2. 電流不變，提升電壓；
  3. 電壓、電流均提高。

但要真正在手機上實現快充，不單單只是在電壓和電流上做提升就足夠了。快充技術需要一整套定製的電路、電芯、接口、數據線以及配套的快充適配器，同時你還需要做一套智能電源管理系統，以便讓手機能夠根據不同的充電情況，提供安全智能的充電保護。blJednc

不同快充方案解析

目前，快速充電技術大體有三種：blJednc

  1. OPPO的VOOC閃充快速充電；
  2. 高通Quick Charge快速充電；
  3. 聯發科Pump Express Plus快速充電；

一、高通Quick ChargeblJednc

高通Quick Charge就是高電壓低電流的典型方案，目前高通快充技術已經不知不覺來到了Quick Charge 4第四代，從最初的QC 1.0僅僅支持最高5V/2A的充電功率，到QC 2.0可以兼容5V/9V/12V/20V四檔充電電壓，並且達到最大3A的充電電流水準。而Quick Charge 3.0則是在QC 2.0的基礎上進行的改進，以200mV增量為一檔，支持3.6V到20V的工作電壓動態調節。這樣一來，手機廠商就能夠根據自家產品的需求調整到最佳電壓，從而達到預期的電流，提升手機的充電效率。blJednc

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升級版的QC 4.0通過Qualcomm Technologies的平行充電技術Dual Charge，與前代QC 3.0相比，可以享受到高達20%的充電速度提升。除了提升充電速度之外，QC 4.0還實現了更短的充電時間和更高的效率，能在更準確地測量電壓、電流和溫度的同時，保護電池、系統、線纜和連接器。一方面提升充電速度，一方面保護了電池、充電器等設備。blJednc

二、OPPO超級閃充blJednc

接下來再來看一下低電壓高電流標準的OPPO VOOC閃充技術，VOOC選擇的是保持電壓不變，通過加大電流的方式提升充電速度。回顧OPPO VOOC閃充的這兩年，最早誕生於2014年，之後在同年的10月推出了VOOC mini，15年用戶量已經突破千萬，得到了業內外人士的認可，去年年初，OPPO又推出了超級閃充技術，充電速度還要領先於OPPO的VOOC閃充。blJednc

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在了解超級閃充技術之前，先熟悉一下手機電池充電的三個階段，分別為恆流預充電、大電流恆流充電和恆壓充電。當手機處於低電量時，電壓也會相應降低，此時充電器會使用較低的電流對電池進行充電，當電池的電壓高於預定數值後，就會採用恆流充電。blJednc

而OPPO的最新閃充技術正是利用了這樣的工作原理，對電流進行嚴格的調控，這樣的好處在於，避免了增壓提升功率的方式，因此在線路損耗方面會減少很多，並且有效遏制了手機發熱的現象。在經歷了第一代VOOC快充充電器龐大以及充電線接口會斷的隱患後，目前終於呈現給我們在快充、便攜和安全這三方面都兼顧的快充技術了，只是這項技術只適配於OPPO這一家產品，兼容性還不夠。blJednc

三、MTP Pump Express Plus快充blJednc

除了高通和OPPO這兩個比較突出的快充技術，聯發科MTP Pump Express Plus快充技術的原理和高通Quick Charge大同小異，都是保證了恆定電流，通過加大充電器到手機USB埠的電壓來實現更大的充電功率。blJednc

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我們發現近兩年PumpExpress技術開始嶄露頭角，內置PMIC電源管理集成電路，允許充電器根據電流決定充電所需的初始電壓。由PMIC發出脈衝電流指令通過USB的Vbus傳送給充電器，再根據這個指令調整輸出電壓。blJednc

目前，最新的Pump Express 3.0宣稱能夠在20分鐘內為智慧型手機充滿70%電量，同時相比PumpExpress Plus功耗減少50%，間接降低發熱。相比QC 3.0的200mV為一檔的增量的做法，PumpExpress 3.0電壓微調幅度僅為10mV，理論最高可提供5A充電電流。blJednc

此外，諸如一加的DASH極速閃充也是類似OPPO的VOOC閃充技術，原裝充電器可以輸出5V/4A的功率；再比如魅族的mCharge 3.0，由於是基於聯發科平臺，因此mCharge快充技術基本也是依託於MTK推出的Pump Express。blJednc

雙協議快充方案是怎麼回事？

關於快速充電技術不少消費者有一個誤區，總覺得聯發科SoC配備MTK快充技術，Qualcomm驍龍SoC配備QC快充技術。其實並不一定，快充技術晶片和電路也能夠單獨購買，最經典例子就是魅族PRO 5雖然採用了Exynos平臺，但是整合了MTK PEP快充方案，而不是三星AFC標準。類似地，vivo不少採用MTK平臺機型依然支持基於QC 2.0標準的雙引擎閃充技術。blJednc

另一方面，三星旗艦機配備自家的AFC快充標準，同時兼容QC 2.0。而三星C5和三星C7並不支持QC快充技術，必須使用三星自家的快充頭才可以快速充電。三星Galaxy Note7更同時支持QC、PD和AFC三大標準。blJednc

基於這個原則，我們不難理解雙協議快充方案，手機廠商只要肯給錢，就能夠從不同快充供應商獲得解決方案，別說集成兩種快充方案，再多理論上也是可以的。blJednc

快充安全麼？

目前來說，各家的快充還是具備技術保障的。因為在一整套快充方案裡電源管理模塊早就預設了手機電池所能承受最高的電壓、電流、溫度等安全防護機制，其中包括了溫度保護、短路保護、過放電保護、過流保護、過壓保護等多項防護技術，確切的來說，快充技術是安全的。blJednc

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快充會影響電池壽命嗎？

從原理上來看，電池的損害基本上來源於兩方面：blJednc

一方面是在電池充放電的時候，電池的陰極與陽極會隨著離子的釋放和吸收而縮小和膨脹，長時間快充會破壞電池上的化學物質，導致電池壽命縮短。blJednc

另一方面在快充時，由於電流的比較高，電流的熱效應會加劇，導致電池會產生高溫，高溫也會讓容量驟減和電芯永久性損壞的現象。blJednc

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大家都知道，鋰電池的優點之一，就是可以在方便時刻隨時為鋰離子電池充電，而不用非要想把電用光之後再充。那麼，什麼叫充電周期呢？blJednc

一個充電周期意味著電池的所有電量由滿用到空，再由空充到滿的過程，這並不等同於充一次電。說得簡單一點，600毫安的鋰電池，你第一次由0毫安充到了400毫安，用啊用啊用了N毫安；然後你又充了150毫安，再用了N毫安；最後再充100毫安，當最後一次充到50毫安的時候，這塊電池的一個充電周期就到了。（400+150+50=600）blJednc

一塊鋰電在第一天只用了一半的電量，然後又為它充滿電。如果第二天還如此，即用一半就充，總共兩次充電下來，這只能算作一個充電周期，而不是兩個。因此，通常可能要經過好幾次充電才完成一個周期。每完成一個充電周期，電量就會減少一點。這也就是為什麼很多使用鋰電池手機的人會經常說：「這個破手機，剛買回來可以用4天，現在充一次電只能用3天半」的原因。不過，這個電量減少幅度非常小，高品質的電池充過多次周期後，仍然會保留原始電量的 80%，很多鋰電供電產品在經過兩三年後仍然照常使用。當然鋰電壽命到了最終還是需要更換的。blJednc

鋰電的壽命一般為300-500個充電周期。假設一次完全放電提供的電量為1Q，如不考慮每個充電周期以後電量的減少，則鋰電在其壽命內總共可以提供或為其補充300Q-500Q的電力。由此我們知道，如果每次用1/2就充，則可以充600-1000次；如果每次用1/3就充，則可以充900-1500次。以此類推，如果隨機充電，則次數不定。總之，不論怎麼充，總共補充進300Q-500Q的電力這一點是恆定的。所以，我們也可以這樣理解：鋰電池壽命和電池的總充電電量有關，和充電次數無關。深放深充和淺放淺充對於鋰電壽命的影響相差不大。blJednc

事實上，淺放淺充對於鋰電更有益處，只有在產品的電源模塊為鋰電做校準時，才有深放深充的必要。所以，使用鋰電供電的產品不必拘泥於過程，一切以方便為先，隨時充電，不必擔心影響壽命。blJednc

所以普通充電狀態下鋰電池也有壽命的問題，每次充電也會對電池造成一點的損害，只不過這種損害微乎其微，需要長達一年甚至以上的時間才會在手機上表現出來。所以無論是快充還是普通充電其實都會對電池產生不可逆的傷害，只不過快充的損害稍微會比普通充電狀態要強一點。但從目前快充技術的各種保障下，這種電池損害還是處於安全且合理的狀態下。blJednc

目前絕大部分的提供快充方案的公司都沒有從電池角度給出其對電池壽命的影響，但國家標準下電池充放電 500 次後電池容量在 80% 以上都為合格，在一年之內對使用影響不大。blJednc

如果你習慣一到兩年就換一部手機，或者願意更換一個新電池，那快充的影響微乎其微。blJednc

（來源：硬體十萬個為什麼）blJednc

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