LG 曾做过一个调查陈诉,称有 90% 以上的人会因为手机没电感到焦虑,有 41% 的人会在手机低电量时错过重要电话,而 17% 的男性则很容易因为手机没电而失约——这种现象被称为「低电量焦虑症」(low battery anxiety)。
(LG 关于「低电量焦虑症」陈诉,图片来源:Dailymail)
随着手机搭载越来越多的重要功能,手机断电也成了一件大麻烦。在兼顾手机轻薄的同时,要减缓现代人的「低电量焦虑症」,那就只能尽量提高手机的充电速度了——「快速充电」(简称「快充」)技术应运而生。
包孕 2017 年的三款新 iPhone 在内,主流智能手机或多或少都兼具了「快充」功能。「快充」到底是怎么一回事,怎样才能让手机充电充得更快呢?
手机充电的原理是什么?1991 年,索尼和旭化成公司联合发布了首款商用锂电池,从此,锂电池开始被广泛用于数码 3C 产品傍边,手机自然也不例外。爱范儿(微信号:ifanr)曾在之前的文章中提及过锂电池的工作原理:
锂电池分为正极和负极,正极是锂化合物,负极主要采用石墨材料,均浸泡在电解液傍边。
无论是放电还是充电,其实都是锂离子在电池的正极与负极之间移动、电能和化学能彼此转换的过程。充电时,由于电场的作用,锂离子从正极移动到负极,并存储能量;放电时,锂离子在化学反应的作用下从负极又移动到正极,此时形成电流供电。
锂电池充电的速度,实际上就是电能转化为化学能的速率,也就是所谓「功率」(P)。简单回顾一下中学物理,众所周知:
P=IU
功率=电流*电压
电流或电压越大,功率也就越大,锂电池充电速度理应更快。但受到锂电池自己的限制,在欠压或过压的情况下充电,都会对电池产生损伤,因此锂电池的充电方式比较特殊,通常分为三个阶段:
恒定电流预充电(Constant Current Pre-charge Mode)
大电流恒定电流充电(Constant Current Regulation Mode)
恒定电压充电(Constant Voltage Regulation Mode)
在手机完全没电时,充电器先通过电流较小的恒定电流对锂电池进行充电,使其慢慢恢复活性;一段时间后,充电器会加大恒定电流,并逐步提高电压,这是锂电池充电的主要阶段;电池电量在 80% 摆布时,充电器会在恒定电压下慢慢减小电流的输入,直到电流低于某个临界值,此时手机显示充满电。
这样的充电流程,一般都是由手机内置的电源办理芯片进行控制的,而充电器大部分情况下仅仅是按照电源芯片的指令进行调控罢了。
因此,如果要提升手机锂电池的充电速度,必需在「大电流恒定电流充电」阶段下功夫。
在功能机时代,手机对电池容量的要求不高,锂电池技术也不那么成熟,为了使锂电池充电趋于不变,当时大部分厂商都遵循国家建议的低倍率充电尺度「5V 0.2C」——即充电电压为 5V,充电电流为 0.2C(C 代表代表电池充放电的速率,当电池以 1C 的电流充电时,1 小时即可完全充满电。如果是 1000mAh 容量的电池,1C 就是指充电电流为 1A;2000mAh 容量的电池,1C 就是指充电电流为 2A,以此类推)。
但随着智能手机时代的到来,手机对电量的需求大增,低倍率充电尺度已经很难满足充电的需求。而此时锂电池技术也有了较大的发展,不变性更好,充放电的耐受性也有所提升,「快充」开始登上舞台。