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功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

十年前,市面上流行的手機電池幾乎都是可拆卸的,兩塊電池幾乎是當時手機的標配。在那個“萬能充”盛行的時代根本就沒有快速充電的概念,因為一塊電池沒電了,換另一塊已經充好的電池就好了,沒電的電池拆下來插“萬能充”上就妥了。

但在那個手機潮流講求越小越好的時代,偶爾也會遇到這樣的尷尬局面:剛換的手機電池玩大勁兒了即將沒電,而掐著另一塊電池的萬能充還在不停的閃爍著……

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎? 萬能充

    快速充電實際上并非手機電池不可更換后才產生的需求,更大容量的電池、更快速的充電一直都是廣大消費者的訴求,也是手機行業一直在探索的事情。但電池技術發展進入瓶頸,過激的提升電池能量密度會帶來安全隱患,而新材料又沒有什么實質性的突破。所以更快的充電也就成了行業發展的共識。

    五年前,當我們還在用著功率低于10W的手機充電時,很難想到五年后的今天手機充電功率可以上百瓦,而且還是行業普遍性的升級:iQOO發布了120W超級快充,并宣布將在下個月發布的iQOO旗艦機上實現商用;OPPO和realme帶來了125W超級閃充,前者更是推出了體積更小的充電頭;聯想拯救者游戲手機上已經實現了90W充電;小米100W快充或也將近期面世。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    功率的大幅度提升帶來了手機電量肉眼可見的增長,原本需要兩三個小時才能充滿的手機,現在只需要十幾分鐘就可以完成充電。突破性的發展也難免帶來更加大膽的猜測:手機快充的功率還會大幅提升嗎?手機電池會不會幾分鐘甚至是在1分鐘之內就充滿?

1、 充電速度升級可不僅是電壓和電流的提升

    功率=電壓x電流,我們對這個物理公式都不會感到陌生,想要提升充電功率,自然要在電壓和電流方面做功課,但顯然快充不只是提升電壓和電流這么簡單:是需要改良電源適配器、數據線、接口、手機內部電路、電池的一項系統工程。

    電源適配器:想了解一款手機的充電功率,我們習慣性的去看充電頭上的輸出電壓和電流,這也正是它的意義所在:將220V電壓的電能轉換為手機可以承受的低電壓。當然,充電器上的輸出電壓電流并不能代表手機快充的最高能力,但卻限制了用該充電頭充電時的最高功率。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    隨著輸出功率的不斷加大,充電頭的發熱也將越發明顯。所以我們可以看到,當前的百瓦快充都在充電頭中加入了溫度感應器,可通過數據線將溫度信息傳遞給手機,手機就會根據充電器的溫度來控制充電功率,從而確保系統的正常運行。

    數據線和接口:并不是所有的數據線都可以實現快充,主要原因在于數據線和接口的承載能力。比如此前普通的Micro USB數據線,不能承載較大的電流,所以最開始的手機快充都是通過提升電壓來實現快充,比如9V/2A。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    目前手機數據線大多為Type-C數據接口,電流的承載能力大幅提升,但想要實現更大的電流,還需要對線材進行升級。比如iQOO的120W快充,數據線需要承載6A的大電流,這就需要對線材進行定制。

    手機內部電路:從數據線傳輸而來電能并不是直接進入電池,而是經由手機內部的控制電路處理后才會給電池充電。比如對不同階段的充電功率進行控制,當電池充滿時,電路就會切斷充電從而保護電池不被過充。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    在百瓦級別的超級快充中,手機內部電路中的電荷泵技術就尤為重要,它可以將數據線傳輸過來的電壓電流轉制成手機電池可以承受的電壓電流。再以iQOO的120W快充為例,充電器傳輸到手機的電壓電流為20V/6A,通過并聯的雙電荷泵將線路分為每路20V/3A,經由電荷泵轉化為10V/6A,雙路合并讓進入電池的電壓電流為10V/12A。同時,雙電荷泵的分布排布也有效降低了發熱。

    電池:手機電池健康的充電對電壓電流的要求非常嚴苛,想要提升充電功率,并不是單純提高電壓和電流就可以,這也是快充技術發展需要循序漸進的重要原因之一。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    我們仍以iQOO的120W快充為例,當前主流水平的電池無法承受10V/12A的電壓電流,所以iQOO通過雙電芯串連,讓進入每顆電芯的電壓下降到常規的5V;12A的大電流普通電池也無法承受,所以iQOO通過MTW陣列極耳結構大幅降低電芯內阻,從而允許12A大電流的通過,并且從源頭上控制了電池發熱。

2、 在這樣的充電設計下,手機快充的功率近期將趨于穩定

    從50W左右的快充功率到百瓦級別,這似乎也就是兩年內的事情,這不禁讓我們產生這樣的疑問:手機快充還會有大幅度的功率提升嗎?

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    可以肯定的告訴大家,很難。 iQOO旗艦系列產品經理簡重在公布120W快充技術時,就曾坦言,手機充電達到100W以上后,充電完成時間每減少1分鐘,技術難度就會提升一個幾何級。

    從理論上來說手機快充的功率是可以短期內進行再度升級的,依靠電芯數量的增加就可以實現。但實際上在現階段應該不會有更加激進的功率出現在手機上。

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

    關注手機快充的朋友們不難發現,采用雙電芯設計的快充方案,電池容量都變小了。目前主流的旗艦機電池容量都在4500mAh左右,但雙電芯的手機電池容量只有4000mAh。原因在于多電芯的設計會占用更多的容量空間。

    如果依靠提升電芯數量來繼續提升充電速度,理論上單電芯的電池容量更小才能實現充電更快的目的,雖然數量增加了,但其他的結構會占用更多的空間導致總電池容量再次下降。更大的功率換更小的電池,似乎有些得不償失。

    當然,提升單電芯的充電效率也是個解決方向,但目前6C已經是手機行業的頂級水準,預計短期內很難有更大的升級。所以如果想要讓手機續航和充電得到徹底的解放,或許就得寄希望于幾年后的石墨烯電池了。

3、 未來手機充電不僅是功率提升,充電方式也會發生改變

    從將就用到夠用再到好用,手機充電正在發生著顯著的變化,用戶的使用成本也在逐漸降低。百瓦級快充的到來將改變用戶使用手機的充電方式,比如以往給手機充電,可能需要晚上睡覺前就給手機充電,但現在只需要起床后插上電,洗漱完畢后手機就充滿電了。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    但手機圈從來都是擅于變化的,手機屏幕向著全面屏發展就是一個非常好的例子。對于充電而言,之前就曾有無孔化設計的概念,即取消手機數據接口,有線快充也就無從談起。當然,像智能手表手環一樣采用充電觸點設計也是個思路,但面對高功率充電是否還適用就需要技術去考證了。

    無孔化設計的概念的真正意義,更好的防水防塵只是一個方面,更加無負擔的使用才是根本,比如無須插入數據線就可以給手機進行充電,這就省去了晚上關燈后數據線接頭怎么都懟不準手機接口的麻煩。于手機充電而言,更加無負擔的操作就是放置即充、隨時隨充,而無線充電顯然符合這樣的使用訴求。

十年前,市面上流行的手機電池幾乎都是可拆卸的,兩塊電池幾乎是當時手機的標配。在那個“萬能充”盛行的時代根本就沒有快速充電的概念,因為一塊電池沒電了,換另一塊已經充好的電池就好了,沒電的電池拆下來插“萬能充”上就妥了。

但在那個手機潮流講求越小越好的時代,偶爾也會遇到這樣的尷尬局面:剛換的手機電池玩大勁兒了即將沒電,而掐著另一塊電池的萬能充還在不停的閃爍著……

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎? 萬能充

    快速充電實際上并非手機電池不可更換后才產生的需求,更大容量的電池、更快速的充電一直都是廣大消費者的訴求,也是手機行業一直在探索的事情。但電池技術發展進入瓶頸,過激的提升電池能量密度會帶來安全隱患,而新材料又沒有什么實質性的突破。所以更快的充電也就成了行業發展的共識。

    五年前,當我們還在用著功率低于10W的手機充電時,很難想到五年后的今天手機充電功率可以上百瓦,而且還是行業普遍性的升級:iQOO發布了120W超級快充,并宣布將在下個月發布的iQOO旗艦機上實現商用;OPPO和realme帶來了125W超級閃充,前者更是推出了體積更小的充電頭;聯想拯救者游戲手機上已經實現了90W充電;小米100W快充或也將近期面世。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    功率的大幅度提升帶來了手機電量肉眼可見的增長,原本需要兩三個小時才能充滿的手機,現在只需要十幾分鐘就可以完成充電。突破性的發展也難免帶來更加大膽的猜測:手機快充的功率還會大幅提升嗎?手機電池會不會幾分鐘甚至是在1分鐘之內就充滿?

1、 充電速度升級可不僅是電壓和電流的提升

    功率=電壓x電流,我們對這個物理公式都不會感到陌生,想要提升充電功率,自然要在電壓和電流方面做功課,但顯然快充不只是提升電壓和電流這么簡單:是需要改良電源適配器、數據線、接口、手機內部電路、電池的一項系統工程。

    電源適配器:想了解一款手機的充電功率,我們習慣性的去看充電頭上的輸出電壓和電流,這也正是它的意義所在:將220V電壓的電能轉換為手機可以承受的低電壓。當然,充電器上的輸出電壓電流并不能代表手機快充的最高能力,但卻限制了用該充電頭充電時的最高功率。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    隨著輸出功率的不斷加大,充電頭的發熱也將越發明顯。所以我們可以看到,當前的百瓦快充都在充電頭中加入了溫度感應器,可通過數據線將溫度信息傳遞給手機,手機就會根據充電器的溫度來控制充電功率,從而確保系統的正常運行。

    數據線和接口:并不是所有的數據線都可以實現快充,主要原因在于數據線和接口的承載能力。比如此前普通的Micro USB數據線,不能承載較大的電流,所以最開始的手機快充都是通過提升電壓來實現快充,比如9V/2A。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    目前手機數據線大多為Type-C數據接口,電流的承載能力大幅提升,但想要實現更大的電流,還需要對線材進行升級。比如iQOO的120W快充,數據線需要承載6A的大電流,這就需要對線材進行定制。

    手機內部電路:從數據線傳輸而來電能并不是直接進入電池,而是經由手機內部的控制電路處理后才會給電池充電。比如對不同階段的充電功率進行控制,當電池充滿時,電路就會切斷充電從而保護電池不被過充。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    在百瓦級別的超級快充中,手機內部電路中的電荷泵技術就尤為重要,它可以將數據線傳輸過來的電壓電流轉制成手機電池可以承受的電壓電流。再以iQOO的120W快充為例,充電器傳輸到手機的電壓電流為20V/6A,通過并聯的雙電荷泵將線路分為每路20V/3A,經由電荷泵轉化為10V/6A,雙路合并讓進入電池的電壓電流為10V/12A。同時,雙電荷泵的分布排布也有效降低了發熱。

    電池:手機電池健康的充電對電壓電流的要求非常嚴苛,想要提升充電功率,并不是單純提高電壓和電流就可以,這也是快充技術發展需要循序漸進的重要原因之一。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    我們仍以iQOO的120W快充為例,當前主流水平的電池無法承受10V/12A的電壓電流,所以iQOO通過雙電芯串連,讓進入每顆電芯的電壓下降到常規的5V;12A的大電流普通電池也無法承受,所以iQOO通過MTW陣列極耳結構大幅降低電芯內阻,從而允許12A大電流的通過,并且從源頭上控制了電池發熱。

2、 在這樣的充電設計下,手機快充的功率近期將趨于穩定

    從50W左右的快充功率到百瓦級別,這似乎也就是兩年內的事情,這不禁讓我們產生這樣的疑問:手機快充還會有大幅度的功率提升嗎?

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    可以肯定的告訴大家,很難。 iQOO旗艦系列產品經理簡重在公布120W快充技術時,就曾坦言,手機充電達到100W以上后,充電完成時間每減少1分鐘,技術難度就會提升一個幾何級。

    從理論上來說手機快充的功率是可以短期內進行再度升級的,依靠電芯數量的增加就可以實現。但實際上在現階段應該不會有更加激進的功率出現在手機上。

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

    關注手機快充的朋友們不難發現,采用雙電芯設計的快充方案,電池容量都變小了。目前主流的旗艦機電池容量都在4500mAh左右,但雙電芯的手機電池容量只有4000mAh。原因在于多電芯的設計會占用更多的容量空間。

    如果依靠提升電芯數量來繼續提升充電速度,理論上單電芯的電池容量更小才能實現充電更快的目的,雖然數量增加了,但其他的結構會占用更多的空間導致總電池容量再次下降。更大的功率換更小的電池,似乎有些得不償失。

    當然,提升單電芯的充電效率也是個解決方向,但目前6C已經是手機行業的頂級水準,預計短期內很難有更大的升級。所以如果想要讓手機續航和充電得到徹底的解放,或許就得寄希望于幾年后的石墨烯電池了。

3、 未來手機充電不僅是功率提升,充電方式也會發生改變

    從將就用到夠用再到好用,手機充電正在發生著顯著的變化,用戶的使用成本也在逐漸降低。百瓦級快充的到來將改變用戶使用手機的充電方式,比如以往給手機充電,可能需要晚上睡覺前就給手機充電,但現在只需要起床后插上電,洗漱完畢后手機就充滿電了。

 

功率都上百瓦了 手機充電技術發展的終點到了嗎?

 

    但手機圈從來都是擅于變化的,手機屏幕向著全面屏發展就是一個非常好的例子。對于充電而言,之前就曾有無孔化設計的概念,即取消手機數據接口,有線快充也就無從談起。當然,像智能手表手環一樣采用充電觸點設計也是個思路,但面對高功率充電是否還適用就需要技術去考證了。

    無孔化設計的概念的真正意義,更好的防水防塵只是一個方面,更加無負擔的使用才是根本,比如無須插入數據線就可以給手機進行充電,這就省去了晚上關燈后數據線接頭怎么都懟不準手機接口的麻煩。于手機充電而言,更加無負擔的操作就是放置即充、隨時隨充,而無線充電顯然符合這樣的使用訴求。


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