很多人心中都有這樣一個(gè)疑問(wèn)，為什么今天智能手機(jī)硬件參數(shù)不斷飆升，但最受關(guān)注的電池續(xù)航技術(shù)卻沒(méi)能跟上步伐呢？手機(jī)廠商在追求產(chǎn)品輕薄化設(shè)計(jì)時(shí)顯然已經(jīng)無(wú)路可走，然而在持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品內(nèi)部設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功耗之時(shí)，消費(fèi)者并不能接受新產(chǎn)品僅維持與舊產(chǎn)品一樣續(xù)航表現(xiàn)的事實(shí)。雖說(shuō)電池技術(shù)遭遇的瓶頸短期內(nèi)無(wú)法被解決，但那些逐漸普及的快充、閃充技術(shù)倒是讓我們看到了星星之火可以燎原之勢(shì)。
手機(jī)鋰電池充電原理
現(xiàn)階段智能手機(jī)普遍使用的是鋰離子電池。鋰離子電池最初在上世紀(jì)70年代制成，經(jīng)過(guò)20年的技術(shù)積累，索尼率先將這種技術(shù)商用化。當(dāng)其他高科技電池技術(shù)還處于概念化階段時(shí)，鋰離子電池在各個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)中的地位堪稱(chēng)是統(tǒng)治級(jí)的。
平時(shí)我們每天都會(huì)給手機(jī)充電，但很少有人研究過(guò)鋰電池的充電方式。簡(jiǎn)單科普一下，鋰離子電池的充電過(guò)程會(huì)分為四個(gè)階段：低壓預(yù)充、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。
鋰電池的充電方式是限壓恒流的，整個(gè)過(guò)程由IC芯片控制，它首先會(huì)檢查手機(jī)充電電池的電壓狀況，如果電壓低于3V會(huì)先進(jìn)行預(yù)充電，此時(shí)充電電流為設(shè)定電流的1/10。當(dāng)電壓提升到3V之后會(huì)進(jìn)入到標(biāo)準(zhǔn)充電的過(guò)程中。這時(shí)會(huì)以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電，而電池電壓升到4.2V時(shí)會(huì)改為恒壓充電，同時(shí)保持充電電壓在4.2V的基礎(chǔ)上進(jìn)行，此時(shí)充電的電流會(huì)逐漸下降，直到電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時(shí)充電結(jié)束。一般的鋰電池充電過(guò)程會(huì)在2個(gè)小時(shí)以上。
我們也可以用測(cè)量電壓的方式估算電池剩余電量：4.2V—100%；3.95V—75%；3.85V—50%；3.73V—25%；3.5V—5%；2.75V—0%。
快充：萬(wàn)變不離“P=UI”
那么快速充電又是怎么回事呢？大家都知道P（功率）=U（電壓）I（電流）這個(gè)基礎(chǔ)公式吧。在保證充電器電壓比電池電壓高的情況下，快速充電就是讓充電過(guò)程中根據(jù)電池電壓、電量甚至溫度等動(dòng)態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)讓充電器來(lái)調(diào)整輸入電壓、輸出電流，具體來(lái)說(shuō)分為三個(gè)方式。
1、提升電壓，恒定電流：這種方式會(huì)產(chǎn)生大量熱能，功耗也會(huì)增加，對(duì)電池和手機(jī)有損害；
2、恒定電壓，提升電流：在并聯(lián)電路下進(jìn)行分流，每個(gè)電路承擔(dān)的壓力減??；
3、提高電壓、提高電流：雖然這樣是增加功率、提升充電速度的最快方法，但同第一點(diǎn)一樣，同時(shí)增加電壓、電流會(huì)產(chǎn)生更多熱量，從而加大電池與設(shè)備的自身消耗；
經(jīng)過(guò)幾年的技術(shù)積累，目前市面上已經(jīng)有了一些快充代表性案例。
高通Quick Charge
2012年發(fā)布的高通Quick Charge 1.0技術(shù)最高支持10W的充電功率，也就是說(shuō)在5V充電電壓下電流能達(dá)到2A。而13年發(fā)布的Quick Charge 2.0技術(shù)則在1.0的基礎(chǔ)上將充電功率提升到36W，縮短了充電時(shí)間。
Quick Charge 2.0分為了A級(jí)和B級(jí)兩種標(biāo)準(zhǔn)，A級(jí)適用于手機(jī)、平板和其他電子設(shè)備。高通官方數(shù)據(jù)稱(chēng)Quick Charge 2.0 A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)最大充電電流為3A，如果在5V情況下，充電功率為15W，因此充電速度比10W的Quick Charge 1.0更快。
舉個(gè)例子更好理解，配合使用9V/1.67A充電器的話(huà)，設(shè)備充電效率會(huì)提升75%。比如對(duì)一塊3300mAh容量的電池進(jìn)行半小時(shí)的充電，Quick Charge 2.0在30分鐘后能充到60%，而傳統(tǒng)的充電僅是12%。另外Quick Charge 2.0還支持5V、9V、12V三種電壓，高電壓充電器可以適配更多設(shè)備，以此避免電壓損耗，保證充電效率。
適配機(jī)型方面，當(dāng)初Quick Charge 1.0僅支持驍龍600處理器對(duì)應(yīng)的機(jī)型，而換到Quick Charge 2.0身上則可以支持驍龍200、400、410、615、800、801、805、810等處理器的機(jī)型，目前有許多智能手機(jī)都具備對(duì)Quick Charge 2.0的支持，包括Moto X（二代）、Nexus 6、LG G Flex 2、三星Galaxy Note 4、Note Edge、索尼Xperia Z3、Z3 Compact、HTC One M8、M9等等，同時(shí)還包括一些非驍龍?zhí)幚砥鞯臋C(jī)型，比如旗艦機(jī)型三星S6、S6 edge其實(shí)也支持Quick Charge 2.0。
還需注意一點(diǎn)，Quick Charge 2.0需要一個(gè)輸出功率更高的充電器，如果使用那些舊的充電器仍然只能維持在普通充電水平。
聯(lián)發(fā)科Pump Express
除了Quick Charge 2.0之外，聯(lián)發(fā)科平臺(tái)也在去年2月與今年5月分別推出快充技術(shù)Pump Express以及Pump Express Plus，官方稱(chēng)充電速度可以提升45%，同時(shí)也需要配合特定的充電器使用。
兩種快充規(guī)格
1、Pump Express為快速直流充電器提供的輸出功率小于10W（5V），受控輸出電壓：5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V，主流輸出功率：5V/1A & 5V/1.5A；
2、Pump Express Plus為充電器提供的輸出功率大于15W，其差別為受控輸出電壓增加了12V、9V 和7V 三個(gè)檔位，為12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V；
Pump Express技術(shù)原理主要是內(nèi)置于PMIC電源管理集成電路，能允許充電器根據(jù)電流決定充電需要的初始電壓，此時(shí)PMIC發(fā)出脈沖電流指令通過(guò)USB的Vbus（USB電壓）傳送給充電器，充電器按照指令調(diào)節(jié)輸出電壓，電壓最終增加到5V時(shí)獲得最大充電電流。
當(dāng)恒流充電時(shí)，送往電池的電流不斷減少，根據(jù)上面這張圖能看到，從Nsec到Naux組成的反向變壓器上的電壓和電流產(chǎn)生變動(dòng)，Naux輸出電流送給了Vsense引腳，Vsense電路會(huì)計(jì)算電流的變化，然后調(diào)高Npri變壓器的電壓，這樣次級(jí)線(xiàn)圈Nsec的輸出電壓也提高了。根據(jù)公式P=UI，輸往手機(jī)充電IC的功率就增大了；保證了當(dāng)電池的電壓接近4.2V時(shí)，不斷的執(zhí)行從P=UI（5V×很小電流）到P=UI（大于5V的電壓×很小電流）的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池的快速充電目的。
產(chǎn)品方面，MT6630平臺(tái)最先使用了Pump Express技術(shù)。之后的Pump Express Plus主要被用在MT6575以及MT6732等新平臺(tái)中，例如我們熟悉的魅族MX5的mCharge技術(shù)就是基于Pump Express Plus，同時(shí)也包括其他采用MTK解決方案的手機(jī)。
VOOC閃充技術(shù)
Quick Charge 2.0以及Pump Express技術(shù)有一個(gè)共同點(diǎn)都是通過(guò)提高手機(jī)充電電壓的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)快充，然而OPPO的這套快充思路顯然激進(jìn)一些，采用的是低電壓并提升電流的方式，比如Find 7配備的是5V電壓+5A電流的充電模式，30分鐘大概可以充入75%的電量。
VOOC閃充系統(tǒng)中兩樣與眾不同的硬件設(shè)計(jì)是7針micro USB接口和8個(gè)金屬觸點(diǎn)電池。一般來(lái)講，常規(guī)的micro USB接口為5針，而手機(jī)電池則為4至5個(gè)觸點(diǎn)，但OPPO Find 7卻為7針、8觸點(diǎn)，這多出來(lái)的針和觸點(diǎn)可以形成一個(gè)類(lèi)似于多塊電池的串聯(lián)通道，從而提升充電速度。
由于VOOC閃充技術(shù)并非是平臺(tái)化的技術(shù)，因此目前僅支持OPPO自家的產(chǎn)品，比如OPPO Find 7、N3、R7，而且要配合閃充充電器來(lái)使用，局限性較大。
未來(lái)電池技術(shù)什么樣？
相比前兩年，如今快速充電技術(shù)已經(jīng)愈加成熟。在電池新技術(shù)遭遇瓶頸之時(shí)，快速充電技術(shù)可謂是解了燃眉之急。尤其是當(dāng)你出門(mén)在外，或者處理緊急事件時(shí)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間充電的情況下，快充技術(shù)可以為你贏取更充足的時(shí)間。由此不難預(yù)測(cè)，未來(lái)快充技術(shù)或?qū)⒊蔀槊總€(gè)手機(jī)的標(biāo)配。
當(dāng)然，最終我們還是期待電池技術(shù)本身能有新的突破，盡管現(xiàn)在很多技術(shù)都處于概念階段，但有幾個(gè)比較靠譜的猜想值得關(guān)注。
一種說(shuō)法是說(shuō)鋰離子電池會(huì)被鋰硫電池所取代。因?yàn)閭鹘y(tǒng)鋰電池在使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生鋰金屬沉積從而造成電池容量膨脹、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，這便是為什么鋰電池?zé)o法長(zhǎng)久使用的主要原因。
研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，使用鋰硫替代傳統(tǒng)鋰聚合物，不僅能夠獲得更高的充電能力，同時(shí)減少鋰金屬沉積物產(chǎn)生來(lái)增強(qiáng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)上其實(shí)是在硫化物上添加一層薄薄的二氧化硅（玻璃），使硫與電解質(zhì)分離更容易在電極之間通過(guò)。
另一種可行方案則是鋰金屬陽(yáng)極新技術(shù)，這種方案的本質(zhì)在于壓縮鋰電池的體積，確保讓智能手機(jī)保證輕薄的同時(shí)通過(guò)減少電池體積、增加電池?cái)?shù)量的方式獲得更多電量。