把充电器的快充头换成慢充头真的可以延长手机寿命吗?为什么?

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苗孜娇|责任编辑|2021-06-15 10:20:22

非从业人士,收集了一下快充技术的信息。

出于阅读重点考虑,从电芯开始写到插头适配器。

开始之前先给一个结论,快充技术对完全相同的电芯(也就是电池的储能部分)有害吗?

有,但损害程度可控,且在控制后的寿命差距小于自更小容量电芯带来的循环次数差距。

首先无论任何吹到天花乱坠眉飞色舞的快充技术,万变不离其宗最后都要面临电芯充能这个步骤,同时这个步骤也决定了当前电池技术下的电芯充放性能上限,以个人查得的资料(浅层资料,有更一手的资料欢迎评论区或私信发给答主,或者提供链接也行),国内电芯就充放电速度而言最快的是某家被董小姐看重的公司,其已经披露的技术能够达到最快20C的充电速度。

(多少多少C是电芯的一个充放电指标,1C放电充电指的是该电芯可以在一小时内完成完整的充电或者放电,20C充电相当于在实验室条件下可得60/20=3分钟完成充电的一个技术指标)

以目前的电池技术而言,电芯的原理绝大多数基于电芯中不同介质之间的离子运动带来的电动势而在正负两极之间形成一个电压差——而实现能量释放,而充电的本质跟放电相反,是通过外来的能量接入使得自然放电时运动的离子回归原位实现储能(即充电放电之间是一个有一定条件的逆反应)在正负极介质形态、电解液/电解质形态组成基本一致的情况下,通常电芯的充电速度的一定的。(在0.5C到3C左右)过快的充电速度使得电解介质在还原时的速率高于介质离子的运动速度,使其在正负极上积攒覆盖,减少了正极-电解介质-负极之间的接触面积。(反映到使用体验上就是充放电能力下降——寿命下降)

当然影响寿命的条件还有电芯温升导致正负极、电解介质形态性质的不可逆变化,充放电过程必然的部分微观逆反应的存在等等。

现代快充技术之中的一个核心软技术(区别于改变正负极电解质形态构成等的“硬技术”)就是电芯的脉冲充电技术,其核心原理是通过控制实现极为短暂的反向电流脉冲(也就是人为的放电),使快速充电时在正负极基板上聚集覆盖的电解质重新还原为游离态,使得快速的充电过程可以持续。(就是以往打小屁孩,用力打几下屁股小屁孩嚎啕大哭了,现在打两下屁股给颗糖,就可以实现持续性的打小屁孩屁股.)

电芯的控制技术、结构构成技术的进步使得大功率快充得以实现,两者之间也紧密相关互不可或缺。(用现代的充电控制技术去冲一块硫酸铁电池肯定相比原有技术会有速度提升,但终究比不过更先进的充电硬件比如某厂的20C电芯。)

同时由于决定电芯充放电速度的“C”这个指标跟容量无关。不同容量,相同C数的电芯在实验室条件下的充电速度相同,更大的电芯会更容易实现高功率的充电速度。(举例说,5000mAh4.2V的电芯,在2C的充电指标情况下可以实现的充电功率是5*4.2*2=42W,而1900mAh4.2V的电芯,同指标下只有15.96W充电速度)同时更大的容量在同等电力消耗的情况下,日常使用获得完整充放电循环的速度要比小容量电芯慢。反映到使用上就是大容量电芯充电功率更大(但不一定更快)、日常使用更加耐用、长期使用后寿命情况更优。

电芯往前一截是电池控制板,一方面其决定着电芯的充电控制逻辑,一方面作为电芯过充过放的保护板。(所以绝大多数告诉你过充会爆炸的实验,前提都是拆除了电池控制板,当控制板故障的时候,也多会发生所谓的电池鼓包,发热,爆炸等问题。毕竟从商业角度而言,不会有任何一家厂商去设计一款在常规使用条件下必定会造成故障的电池。)

再往前一截,是压降电路,毕竟由于电芯的充电流程是恒流充电-恒压充电-涓流充电这样一个流程,电源适配器给出的5V-36V*XX A电压电流情况,并不总是能够直接输送给电芯进行充电。(常规情况下手机锂电芯的可接受电压在3V-4.2V之间)

压降电路的实现可以是变压器、DC-DC电路、电荷泵等,近几代各家旗舰机一般运用电荷泵作为压降电路,压降电路的技术指标之一是转换效率,高效率的电路发热更低。(可以实现持续的工作)当然也可以使用分路等方式来分散热量使得同样指标的压降电路实现更稳定更高功率的持续工作。

再往前,是电源控制逻辑,实现整机电源的管理、从适配器到压降电路之间的协议握手。

所谓协议握手,就是适配器输出与充电设备输入之间的协调。(就是有个交警在那指挥你大货车走右侧车道,小客车走中间车道,超车走左边车道。)

协议,就是各家组织之间协定的电压电流标准。(常见的QC协议PD协议SCP协议VOOC协议)

支持同电压电流输出标准,使用过程一方却无法实现快充的常见原因是协议之前的握手不匹配。(来一个左行国家的司机说不定上高速就习惯性左行完事因为逆行被交警拦下来了)

高功率充电的技术目前分为高电压跟高电流两派,当然某天可能会合并成双高流派。

高电流见于早先国内旗舰机快充技术,其技术特点是对设备内的压降电路要求较低,但对充电线要求较高,毕竟基于P=I2R,高电流方案使用高低电阻两条充电线时,在线材上的功率损耗更明显。

高电压则是国际现在更流行的方案,基于压降电路、电源适配器的技术升级而实现,对充电线的要求相对较低。

接口,USB-A,mini USB,micro USB,USB TYPE-C,lighting接口,在接口设计的电气性能上决定了使用此接口通过的功率上限,比如micro USB一般胆大的最多给到20W左右的功率,TYPE-C设计上就能承受超过100W的功率(当然厂商在设计产品时基于其设计指标对接口缩水也行。)

电源线,见电源控制逻辑一段。如果是高电流方案的快充技术,会要求线材更粗、电阻更低的电源线。同时基于设计需求电源线有各种外观设计,同电气指标下的两根不同电源线(如面条线跟一根编织线)的电气表现基本相同,但日常使用耐久上可能有所区别。(比如某容易烂的环保线)

电源适配器,适配器的技术指标一般分为体积、最高功率、支持的协议标准、电压电流挡位等。

体积影响日常出行的便携性、紧凑的插排的兼容性等,比如某厂的65W口红电源跟另某厂的65W USB-C适配器,体积的差距一定程度上造成其价格的区分。

最高功率,没啥好说的,见电压电流挡位中乘积最高的一个组合,如12V2.25A跟20V1.35A两种挡位都是27W的功率。

协议标准,见电源控制逻辑。

电压电流挡位,同协议支持情况下,不同的电压电流挡位支持可能造成不同的快充功率表现。如某厂的20W无线充电板,其最高功率20W在电力输入上是需求20V1.35A共计27W的功率。然而这个20V1.35A并不是常见的PD协议标准,而是使用了QC标准中的某个特殊电压电流挡位标准、握手协议,当你使用同样有27W以上功率支持,但是缺少20V电压仅支持到12V电压的适配器时,并不能实现27W电力输入使得无线充电功率到达20W.

总结,在相当的周边技术支持的情况下,使用快充的电芯首先寿命肯定是有所影响,但始终在厂商的可控范围内。(故障情况不计)厂商设计出来的27W/44W/50W快充,必定在周边上做了相当的设计使得整体的电池寿命在可以接受的范围内。

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