從OPPO超級閃充聊聊手機充電與電池技術

2020-11-26 中關村在線

1原理簡單 快充技術知多少

    很早的時候就想和大家聊聊手機電池技術的話題，無奈一直沒有好的切入點。直到前幾天報導MWC的時候，看到了OPPO展示的「Super VOOC超級閃充」功能，一段在10分鐘左右時間就把2500mAh容量電池的手機從5%充到100%的視頻讓很多人大呼黑科技。未來手機若能夠如此快捷地補充電量的確很實用，如果手機電池本身儲能高那就更好了。借著這個機會，今天就讓我們一同來聊聊手機快充和電池技術的那些事兒。


從OPPO超級閃充聊聊手機充電與電池技術

    先來了解下鋰電池手機完整充電的三個階段：恆流預充電、大電流恆流充電和恆壓充電。手機電量耗光之後電壓降低，當低於一定數值時充電器會使用比較低的電流對鋰電池進行預充電。經過一段時間，鋰電池電壓高於預定數值後，就進入第二個階段大電流恆流充電，此時適當提高電流可以加快充電速度，具體過程可以參考下圖。


鋰電池充電過程（圖片來源於網絡）

    明確了上面兩個過程就不難理解OPPO閃充技術的兩個核心要點：一是分段充電電流控制，另外一個是充電線纜和電池的多線路設置。從關於超級閃充介紹中的一句話可以證實這個猜測：「本次OPPO創新研發的低壓脈衝算法配合OPPO獨家定製的超級電池，能對充電電流進行嚴格的調控」，相信這裡所說的「低壓脈衝算法」指的就是分段充電電流控制，而所謂「超級電池」則是電池的多線路設置技術。


OPPO超級閃充技術

    在初中物理中我們學過「並聯分流」，雖然提高電流可以減少充電時間，但電流過大容易使系統過熱，這時候多電池並聯分流（OPPO快充的電池觸點要比普通電池多幾個）就可以有效解決這個問題。而減少線纜的電阻值也可以減少發熱，所以我們看到OPPO在現場演示的超級快充的充電線纜幾乎和筆記本電腦充電線相同粗細。


OPPO超級閃充使用線纜

    了解了上面這些知識，相信大家已經明白在15分鐘將手機充滿的超級閃充是怎樣工作的了，最起碼這項功能並未超過現有的科技認知，只是OPPO在電池和算法上技高一籌。


OPPO超級閃充、VOOC閃充、普通充電速度對比

    仔細觀看這段快充視頻可以發現，測試的手機是從電量5%開始充電，充到100%用了10分鐘左右時間，而官方宣傳中說的是15分鐘可以充滿。所以筆者猜測，其實最初的5%電量是恆流預充電的階段，相對來說耗時也會比較久的。


OPPO超級閃充演示視頻

    目前的快速充電方法不僅只有OPPO的VOOC閃充，高通的QuickCharge技術也可以達到快速充電的目的，只是原理不同，在這裡就不過多贅述。

2停滯不前 電池技術瓶頸難破

    聊過了快充，再來說說電池技術。手機屏幕越做越大、解析度越來越高、CPU性能越來越強的時候，近乎停滯不前的電池技術就成了延長續航時間的最大瓶頸。如我們所知，目前手機要想做到長時間續航，硬體層面基本只有增加電池容量這一個有效辦法。看過iPad Pro、Macbook拆解便不難發現，如今的晶片主板越做越小，但是電池的尺寸卻很難壓縮，外殼下面大量的空間都留給了一塊乃至多塊電池。多方查閱資料之後筆者總結出了一個普遍的看法：短時間內手機電池技術基本不會有革命性的突破。


鋰離子電池基本結構（圖片來源於網絡）

    我們要明確一件事情：理論研究和實際應用是兩碼事，所以暫時還是不要考慮微型核電池、氫氧燃料電池會在手機上得到普及了。


微型核電池和外置燃料電池（圖片來源於網絡）

    目前科研人員所能做的，無非是測試已有的材料和考證可能合成出來（還不一定成功）的材料適合做手機電池的可能性有多大。腦補一下，一張只有一百多個成員的元素周期表擺在我們面前，刨除上面一票從原理上根本行不通的物質，再去掉沒法用物理化學方法「捏」到一起的物質，再去掉科學家已經反覆測試驗證失敗的物質，我們還可以選擇的並不多了。


原諒筆者很中二地放了張元素周期表上來（圖片來源於網絡）

    雖然高中、大學學到的化學知識基本已經還給了老師，但電池技術主要依賴的氧化還原反應還是很好理解的。正、負極材料和電解液材料需要反覆測試，和在紙上寫出完美的反應方程式不同，一個成型的技術不僅要原理成立，還要有合理配比的方案。在大學待過四年化學實驗室的筆者表示，沒有任何捷徑可言，只能反覆測試修改再測試再修改。運氣好的話幾年之後可以拿出一套量產方案，運氣不好的話科研經費全都打了水漂才發現當初的研發方向就是錯的。（想當年做畢設實驗反覆失敗了好幾個月我會亂說？）

    退一萬步說，即使有一隊科學家用了十年時間找到全新材料製作電池，使電池儲能翻了幾番，也不一定就會商用。為什麼？成本不一定能夠被接受。在工業生產上，更廉價易得的原料往往更受歡迎，哪怕性能方面差那麼一丟丟。當我們把廉價易得的原料測試一圈之後，轉而把目光投向量少價高的材料，有可能研究會有突破，但相信沒人願意因為昂貴的電池為手機買單。

    筆者一直深信，電池技術的革新會引發手機乃至整個電子產品行業的變革，但我們仍需要耐心等待一段時間。所以，現在回過頭來再看之前提到的這些「快充」、「閃充」技術，是不是變得更有分量了呢？作為電池技術發展緩慢時期的折中方案，使用快充技術還是很有必要的，而當電池技術有了突破再配合已經成熟的快充技術，前途將是一片光明。

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