手机产商内卷快充,其实有很多方面的理由。
但个人看来一个很简单的理由是:希望手机的充电器能充笔记本,提升用户的使用体验。
从目前来看,轻薄本需要 65W 的充电器。全能本需要140W的充电器。轻薄(残血)游戏本需要 190W 的充电器。满血游戏本需要240W甚至320W的充电器。
即便我们不考虑满血游戏本,那我们也至少需要保证140W的全能本能够用充电器带动。因此把手机充电器卷到140W以上肯定是有必要的。
如果能够卷到200W以上,那么手机充电器或许能够直接供应190W规格的轻薄(残血)游戏本。
手机因为体积小,需要的安全级别更高,支持的协议更复杂,充电器设计起来的难度以及充电器支持的规格往往会高于笔记本。
因此,将来的正常发展方向一定是手机充电器向下兼容笔记本,而不会是笔记本充电器向上兼容手机。
由于 M1Max 已经达到了 135W 功耗,手机充电器要想完美照顾生产力全能本(140W)以及轻薄型游戏本(190W),是肯定需要向150W甚至200W进军的。
至于更高的充电功率,个人觉得必要性不大,达到 200W 已经可以解决除满血游戏本以外的所有笔记本了。
当然,240W快充如果能够在合理的体积与重量内实现,我还是非常期待的,毕竟240W甚至能满足满血游戏本的供电。——如果手机品牌方能够同步推进让游戏本支持对应充电规格那就更好。
非约稿,但作为Vooc和SuperVooc的老用户,以及OPPT长期以来的阅读者,我谈点我的看法,特别是对OPPT长久以来不给我量产125W 充电技术和110W Super充电头的看法。
第一点:充电速度边际收益急速下跌与安卓平台功耗居高不下的矛盾
我们需要观察到三个事实:目前安卓平台的功耗收益依然极差,没错,是极差。只要采用骁龙888以上的平台,连带天玑9000在内,再加上QHD+屏幕,即便使用5000毫安时电池,和iPhone的续航完全不在一个较量层面。iPhone 13 Pro MAX甚至可以保证13小时的亮屏,说个数据,我上周某一天下午4点半充满电,然后出门陪客户吃饭,聊天,直接回酒店入住,没带充电器,这手机从头天下午的16点一直正常使用坚持到次日中午我才回办公室充电。回酒店之后我还刷了俩小时新闻和抖音,第二天充电之前,还剩下30%。这对安卓系统是无论如何做不到的。因此,iPhone对快充的需求没那么渴望,而安卓手机对极速补能的需求依然很高。
第二个事实是,电池密度尽管在不断提高,快充技术在不断提升,但因为平台整体功耗越来越高,使得单位时间电能消耗要比过去更大。在30W,44W的快充时代,骁龙845,骁龙855的功耗没那么离谱,24小时充电一次足够,而今天,24小时充电一次已经不够用,需要1.5次或者2次。但是电池的总体充放电寿命几乎是固定的,也就是一般指标:800次循环的80%健康度。换句话说,不管你充电速度多快,24小时内我们面临多次充电的现状,会改变电池的寿命,这是肯定的。iPhone13 Pro MAX的充电周期已经超过24小时了,所以它的电池健康度要明显好于安卓机。
第三个事实是:超高速快充的边际收益在下跌,而电池健康度的担忧再提高。目前120W以上的充电技术,已经可以保证4500毫安时在15-18分钟充满,而OPPO 大面积普及的SuperVooc 65W,不同机型充电时间在28-37分钟。这在我看来没有任何区别,更何况这个经典的65W在55-60W的高功率上坚持时间非常长。也就是说,大家尽管逐步攻克了超高功率私有协议充电,但是边际收益其实越来越低。几乎没有消费者会计较20分钟内的充电时间差,他们可能更关注为什么充电满了之后三四个小时这手机续航就废了。
打个比方,如果你是个开滴滴的,你每天给电动车充电两次,和你家用车,一周充一次电,你觉得快充有啥用?开滴滴的当然觉得快充有用,毕竟影响效率,但是这么干极其伤电池。之前有个美国的特斯拉车主,拿特斯拉跑优步,开了三年把电池开废了,换电池等于换车。
所以,对于消费者来说,充电这件事的本质其实是两个赛道:充电速度+电池寿命。在这两者之上,实际是系统能耗的天花板。但凡你能解决系统能耗,那么两个赛道都不是问题。你要达到iPhone13 Pro MAX的能耗,那么消费者对充电速度和电池寿命都不会太担心。
很可惜,安卓世界,没有这么好的事情,可能很长时间内,我们要同时解决速度和寿命的难题,这对安卓机厂商来说,太难了。
第二点,相比充电速度的战备竞赛,现在应该转向长寿命电池的打造,OPPO做得对
我也不拿别人举例了,我就拿FindX2 Pro举例。使用一年后的FindX2 Pro,每天至少两次充电,尽管65W的充电速度极快,但是你不可能时时刻刻都拿着充电器,这时候你会发现续航和电池寿命才是你的刚需。就像第一点里我提到的,我一整天都陪客户在外面,我没有条件充电,那么结果就是没电关机。而长续航的iPhone13 Pro MAX则完全没有这个担忧。
所以OPPT忽悠我们一年多之后,伴随150W快速充电技术同期量产的是1600次循环寿命的长寿命电池技术。这可能比充电时间更重要,毕竟15分钟和30分钟,对绝大多数人来说,基本没有意义。如果不是安卓机续航这么拉胯,谁会关心120W的充电啊。
OPPO这次推出的长寿命1600次循环电池,规格采用定制版 6C 电芯,通过增加电池头部 PCB 保护板中铜箔的厚度,最大限度进行控温;并将 PCB 保护层的体积压到最窄,从而预留出更多空间给电芯,进一步提升电池容量,在充电架构上,多极耳并联结构工艺,减小电池内阻,有效降低电池充电时的发热。
目前业界多家公司都意识到公版的电源管理芯片是有问题的,无法针对性的做特定充电方案的优化,因此纷纷下场自己自研或者独占芯片。OPPO也不例外,这次OPPO 定制电池管理芯片能对手机电池进行系统级管理,主要负责监测整个电池组的工作状态,其中包括检测电流的电荷状态、电池使用状态、电池的充放电循环寿命等,并在充电过程中对电池进行温度控制,并防止电池过充、过放产生的危险。
所以,OPPT尽管忽悠了我们这么长时间,我也被反复打脸了一年多,但这次这个结果要超出我的预期,毕竟就算同期发布的240W充电9分钟充满,但是你平台续航这么辣鸡,一天充三次电谁吃得消?那电池很快就废了。
第三点:PPT技术固然好,商用的时候还需要多加斟酌
内卷的产业每年都会发布大量PPT技术,比如这次发布的240W充电。你说我需要9分钟的充电么?我不需要。65W对我来说足够用了。我关注的是充电速度+协议兼容性+电池寿命+温度控制+系统能耗的一整套解决方案。
OPPT在120W上已经折腾了一年多了,这次又折腾出一个240W,但从技术看,蛮牛逼的,但从商用角度看,还有大量的逻辑和细节需要考虑清楚,光有这个噱头是不够的。
另外,OPPT应该转行做一个专业的充电头厂商,这才是超高速充电发展的另外一条赛道,而不是和手机捆绑在一起,这意义不大。
手机厂商在快冲上实在是太卷了,之前就用了很多来源于新能源动力电池上的技术,这回OPPO也卷进来了,为了延长高功率快充下电池寿命,连仿生修复电解液技术,以及SEI薄膜改进电池寿命这个研究热点也带到手机电池上了,真的挺有意思的。
跟之前源于动力电池的硅氧负极类似,锂电池龙头宁德时代曾发布了一系列长寿命技术,其中就包括仿生自修复电解液:
“自动修复固体电解质(SEI)膜缺陷,确保其完整性和稳定性,展现出自适应的保护特性,提升电芯的循环和存储性能。
技术核心在于减缓容量衰减速度,即控制活性锂消耗速度,加上其他系列技术创新,宁德时代说长寿命电池可以实现电池寿命200万公里 可持续运行16年。”
动力电池400V或800V平台快充必须考虑电池损耗,而电池寿命恰恰也是手机厂商重要的关注点,现在OPPO在手机上做150W甚至将来240W超级快充,电池长寿命的优化同样是必须的。
简单来说,锂电池是一个由正极、负极、电解质和隔膜组成的系统,带电的锂离子在正极和负极之间的往复运动构成了充电和放电过程。充电是锂离子从正极脱嵌,通过电解质以及隔膜,再嵌入负极中,放电过程则反之。
最早锂一次电池的负极直接用锂金属,电解质是液态,首次充放电时电解液和锂金属负极在固液相界面上会发生反应,生成一层钝化层,这就是固态电解质薄膜(Solid Electrolyte Interface),也简称为SEI膜,在下图中就是那一坨五颜六色的化合物堆积形成的玩意。
而现在手机用的聚合物锂离子电池是锂二次电池的一种,负极一般用石墨,电解质是固态,石墨负极上同样会发生类似的反应。
SEI膜形成有不同的模型机制,包括PEI,SPL,SEI等等,但只需要知道特性就可以:SEI薄膜可以阻止溶剂分子共嵌入,而让锂离子顺利通过并嵌入;同时SEI薄膜的有机溶剂不溶性,会把负极和电解质隔离开来起保护作用。
总之,SEI薄膜的稳定对于电池寿命非常重要。
快充和锂电池损耗密切相关,现在的高功率快充都是采用电荷泵方案,充电器端通过AD/DC转换把交流转化为直流,然后在手机端通过电荷泵降压输出为低压大电流,而超大电流持续快充会导致电池有效容量的下降。
理想情况下,锂离子在石墨负极和氧化物正极之间可逆地嵌入和脱出,构成电池的重复循环使用。
但实际情况中并不完美,锂离子浓度势差使得SEI薄膜破裂,电极和电解质反应导致电极被破坏。持续大电流快充,这种效应会愈发明显,电极持续被破坏导致锂存储减少,电池容量就出现衰减。
同时,快充导致的升温,以及所谓析锂效应形成的锂枝晶等,都会导致电池热失控。另外,形成的死锂不再参与电池循环,同样导致锂电池容量下降。
所以,为了在快充过程中保护电池容量,就有两种不同思路:
第一种办法都很熟悉,就是平时讨论很多的充电曲线,65W,150W都是峰值功率,实际过程中通过电源管理芯片和算法动态控制充电功率。
第二种就是如何保护SEI薄膜,这也一直是锂电池学术和商业界研究的重点,人们提出很多种方案:
无论是之前宁德时代,还是现在OPPO引入手机电池中都是第二种思路的应用:改善电解液配方,实现SEI薄膜的修复。
SEI薄膜毕竟是电解质参与化学反应形成的,所以电解质组成、以及溶剂成分组成不同,都会对SEI薄膜稳定性有重要影响。
之前我查到韩国有小组就开发可持续修复的SEI薄膜:通过在负极预先添加含锂的氧化物,使得在电池循环过程中逐步释放到电解液,修复受损的SEI薄膜:最右侧图片显示20次循环后,自修复的可以持续修复SEI薄膜,同时死锂生成最少(只有4um钝化层):
总之,这次OPPO首次把改善电解液,修复SEI薄膜这个思路引入到了手机电池,发布会说做到1600次循环还能有80%剩余容量,是行业标准的2倍,算是为解决电池健康焦虑的提供了新思路。
锂电池的改进研究浩如烟海,学术界和工业界都有很多探索,现在有厂商研发牵头,把越来越多的研究成果投入产业化,确实是一个好事。
商用?终于不是OPPT了?好事儿!也终于打脸一些人所谓的“快充伤电池”的说法了,150W快充够快了吧,电池衰减还这么慢是真的厉害。
咱们线说说OPPO的快充发展,如果你问别人对OPPO的印象,很多一定会有人说“充电五分钟,通话两小时”,从此OPPO手机充电快的形象就深入人心了,只能说OPPO的这个广告太成功、太经典了。我们先说说OPPO的快充
其实我们纵观这些年手机快充技术的发展,OPPO一定是绕不过去的一家厂商,大部分时间也是处于领先的位置,125W确实OPPT了,但是等待这么长时间150W是值得的,5分钟充至50%,15分钟充至100%,150W是真的快更重要的是这是商用的方案,当然还有9分钟充满100%的240W快充,这是秀肌肉的技术。
150W比120W肯定有提升,240W也肯定比150W有提升,但是因为涓流的存在,用户对于充电快的感知边际效应是递减的,虽然如此,但他毕竟还是进步了,更大的进步其实还是长寿命与安全。咱们下面就分两部分说,一部分讨论快充技术,一部分讨论电池寿命与安全。
先这个快充的技术,在普通人看来充电只要插上充电线就好,事实上要做好充电是一个复杂的系统工程,这个系统由“电源适配器、线缆、PMIC集成电源管理电路和电池端”组成。除此之外,还要考虑温度的控制、安全性、兼容性等因素。
咱们从适配器说起,也就是充电头,充电头最重要的作用是进行电压电流的转换。我们的市电是220V, 通过适配器转换为20V/7.5A(150W), 如此高的功率充电带来的第一个问题是转换过程中的发热问题,功率越高发热越大体积也越大,目前业界普遍采用的是GaN材料,可以有效的控制体积和发热,早在65W的时候OPPO就将GaN应用到充电适配器上了,现在150W的快充适配器(58mm*57mm*30mm)与65W的大小接近,功率密度为 1.51W/cm3,这是很不容易的。如果只是GaN那显然是不够的,这颗充电头还采用了升级版 PCB 平板变压器代替传统磁芯变压器,同样大幅减少体积并提供更好的散热。
连接充电器的是线材,很多时候我们换根第三方线充电速度会下降,这是有原因的,因为普通的线材在如此大功率的情况下会很不安全。
OPPO VOOC闪充的线材基本都是定制的。2014年,OPPO发布了采用低压大电流的20W VOOC闪充技术,不仅将功率提升到20W,因为USB协议的限制,传统的micro USB数据线上是无法传输4A的大电流的。为了能传输大电流OPPO将自己的USB线接口端的5针改为了7针,大部分人拿到OPPO的充电线的反应是好像更粗一些,事实也是这样。
目前OPPO的线材统一改为Type-C接口,而这次则升级为Type-C To Type-C 方案,兼容更广泛的快充协议,支持为平板、笔记本电脑等多样终端快速充电。同时更新加密 E-marker 线缆,线缆更粗,阻抗更小,最高支持 10A 电流,提升安全性。
20V/7.5A(150W)是线缆传输的功率,但是这不是电池的电压,在电流到大手机端时还需要进行一次电压电流的转换。OPPO采用的是目前主流的并联电荷泵方案,将输入的20V/7.5A 转换为10V/15A 充进电池,转换效率最高可达 98.5%,大幅提升充电速度。双 BTB 接口结构中一个BTB 处于正极另一个 BTB 处于负极,这样就分离了充电、放电电路,缩短充电路径,降低充电电路内阻,从而降低热损耗,提高充电效率。
很多人会有疑问,电脑、空调等功率更大,手机为什么几十瓦就值得吹呢?一方面是物品的体积和散热要求不同,另一方面手机充电最大的瓶颈在电池。 对于电池的充电来说充电倍率是关键,这个充电倍率一般用C(Current-Rate)来表示,目前超过100W的快充普遍的都是采用6C的电芯,高倍率电芯意味着更低的阻抗,为了实现高倍率充放电,电池化学体系也需要更加活跃,化学反应的反应速度要快。从第一代VOOC闪充开始,OPPO一直在采用串联双电芯的方案,这次就是串联两个定制版多极耳6C电芯,因此也能在单位时间内充入更多的电量。
从适配器到线缆再到双芯串联方案最后再到电池,充电技术,OPPO做的很好了,也值得称赞,但是更值得关注的是电池的安全与长寿命。一提到快充就有很多人说“快充伤电池”,其实并不是快充伤电池,而是产品在快充和长寿命的平衡之间更倾向于快充,OPPO这个最厉害的是商用150W的快充方案电池寿命和安全性也大幅增加。
电池寿命延长主要是采用了自研的电池健康引擎技术,有效的解决了缓解电池老化问题,延长电池寿命,这项技术OPPO 在 Find X5 上首发。根据 OPPO 研究院最新的测试数据,电池健康引擎在保证快速充电的前提下,电池循环充放电 1600 次还能有 80% 的剩余容量。这是个什么概念呢,按普通人的使用习惯,手机通常是一天一充,1600次相当于普融人使用1600天,也就是使用4年3个月后电池容量还剩下80%,这个效果是相当可以了。这项技术主要是智能电池健康算法和仿生修复电解液技术两大核心技术。
我们先说电池健康算法,我们充电的时候可以看到在不同的阶段充电功率是不同的,这事因为锂电池充放电本质是锂离子在正负极之间游动。在这个过程中,如果活性锂离子受到过大电流的冲击无法回到正极就会变成死锂,电池容量也就减少了,延长电池寿命本质上就是维持锂离子的数量和活性,避免过大电流或者过充,从而减少死锂的出现。OPPO通过大量的试验分析不断的修正电池模型精度,更加智能的通过对手机电池负极电势的精确判断,针对不同电池容量、不同型号的充电适配器、不同电池使用状态以及不同充电阶段,智能匹配最合理的充电电流,最大限度维持锂离子活性,保护电池寿命。
智能电池健康算法是通过精准模型最大限度维持锂离子活性,但是锂离子的活性问题从根本上来说是电池内部电解液的问题,电池健康引擎中的仿生修复电解液技术就是改良电解液配方从电池的本质入手提升寿命。具体来说就是带锂离子在正负极间游动,为了保护电极材料不被破坏,通常是采用固体电解质界面膜(Solid Electrolyte Interphase) 又称 SEI保护电池的正负极。仿生修复电解液技术就是改变解液配方优化帮助电池在持续修复保护电极的 SEI,使其更稳定更耐用。
所以说快充和电池的寿命没必然的联系,更多的时候是取舍问题,OPPO兼顾快充和电池寿命这是很少见的,因为成本高,但是对消费者来说这是好事儿。
240W是一个秀肌肉的技术,相对而言150W更实用也将要商用,所以这里就主要聊了聊150W闪充技术,消费者也更喜欢不停留在实验室和PPT上的技术。期待搭载150W闪充技术的产品上市体验,OPPO哪款产品会率先搭载150W闪充呢?
从一年多前的2020年7月OPPO发布125W超级闪充以来,关于OPPO何时实装百瓦快充的讨论就没有停止过,大家对于这个“充电五分钟,通话两小时”的品牌一直寄予厚望,但是由于技术和量产的问题,在去年我们并没有看到这套快充实装在OPPO集团的产品上。到了2022年,我们看到80W快充被实装在了一加10 Pro和OPPO Find X5系列上,那个鸽了一年多的OPPO将他们的150W快充和240W也终于在MWC上与我们见面了,但时代早已变化,OPPO不再执着于单纯的提升快充的速度,这次的两套快充方案带来的是全面的体验提升,他们的体验究竟如何,让我们一一来为大家解析。
百瓦快充,大家对于他们的期待首先肯定是“快”,在20分钟以内将手机的电充满,让用户真正意义上对于充电的过程“无感化”肯定是高功率快充的首要目标,目前来说市场上的不少百瓦快充产品就能很好的满足这个需求,充电快的同时温度也不是很热,过去15分钟手机基本上能充入50%到70%左右,能够让人手机保持在相对健康的电量,现在无论手机有多少电,手机都可以在满足在15分钟左右直接充满,在消费者感知最强的地方其实已经做的很好了。
但是在百瓦快充实装的初期,大家对于这种新技术也存在着一些讨论和争议,百瓦快充意味着更大的充电器,用户平常需要携带一个更大体积的快充充电头,这必然会造成一定程度上的不便。除此之外,还有对于电池健康的担心,苹果的产品我没有用过,但是安卓的旗舰产品目前在我手上很少有续航很好的,对于我这种重度用户来说基本上都需要一天两充甚至三充才能满足我的需求。虽说安卓产品普遍都有优秀的快充,对于我这种不需要长时间外出的人来说其实体验并不差,但是高强度的对电池进行充放实际上对于电池健康是不利的,这也会导致手机的续航在长期使用后进一步下降。电池充的快固然是优秀的体验,但是单纯冲的快,忽视了手机的电池健康以及手机的功耗优化是不可取的,
目前的行业通用标准下,手机充放电循环800次能够保持80%以上的电池健康度即可达到标准,但是OPPO认为这对于一些重度使用手机和不经常更换手机的用户来说是不够的,以我自己的情况为例,当我只使用一台手机完成所有需求时,我通常需要消耗一台手机200%到250%的电量,一天需要完成的充放循环也就是两次左右,这就意味着我使用一台手机一年他的电池健康度就会掉到80%左右,如果我需要使用这台手机两年时间的话,我要么去更换电池,要么就需要忍受下降超过20%的续航能力。而且目前用户的手机换机周期越来越长,部分调研机构的报告显示,用户的平均换机周期已经来到了30个月左右,800次的手机充放电循环标准现在看来其实已经有点落时了。为此,OPPO选择了一条更艰难的路,将标准制定为“当手机电池能够在1600次充放循环后依然保持80%以上的电池健康度”,在这个基础上用户在重度/长期使用手机时也会拥有更好的续航体验,即使是我这样的重度用户也可以让手机在使用手机的两年中拥有相对较好的电池健康度,这次的150W快充自然也是满足这个标准的。
OPPO的150W闪充就是这样专注于速度,健康和兼容性三方面体验提升的快充方案。在基础的速度上,他能够在5分钟充入50%的4500mAh手机电量,而在15分钟则可以将手机完全充满。不过根据我们过去的测试,OPPO手机的充电速度实际都会比标称数据要更快一些,实际来到产品上的体验大概会比目前公布的数据还要更好一些。
而在适配器的大小上,150W闪充做的同样不错,整个充电器的重量为172g,大小则是58x57x30mm,整体的体积在目前的高功率充电头里算是相当小的了,而重量则要略重一些。我们也看到现在已经有其他的品牌开始着手对目前的百瓦快充充电器进行体积和重量上的缩小,这说明每个品牌在这个方面想法是一致的。这个小巧的适配器也兼容PD,PPS等主流协议,出门只需要带一个充电器即可完成笔记本,手机和平板电脑的供电问题。
除此之外,OPPO也为150W快充准备了完整的电池健康技术支持。为了让手机在拥有更快快充的同时保持电池的健康,OPPO研发了定制的电池管理芯片,他能够监测整个电池组的工作状态,例如电流,电池使用状态,电池的充放寿命等,他也能够防止电池过充过放,避免对手机的电池寿命造成影响。智能电池健康算法也能够让手机的电流电压保持在合理的状态内,除此之外,仿生电解液技术也能让电池的磨损更少。这三项技术的加持让以后OPPO的手机能够充的快,使用寿命也更久。
这套150W快充方案将会在今年的Q2商用,你现在其实也能在互联网上看到关于他的爆料了,他的具体速度表现如何?快充时手机的发热情况怎样?充电头的实际大小如何?其实都是用户们需要关注的重点,具体表现如何我觉得还是需要看看实际测试。
在150W超级闪充的基础上,OPPO还研发出了更极致的240W闪充,在自主研发的充电协议上,充电功率已经达到了目前手机功率最高的水平。在定制的适配器和充电线上,OPPO实现了24V 10A的高电压高电流快充,只需要9分钟就可以将一台手机充满。为了更好的保证快充协议的安全,技术原型机上也配备了十三颗温度传感器,进一步提高对于手机不同区域温度的感知能力。
虽然目前来看这套技术短时间商用可能性不大,但是从技术验证的角度来说,这样的超高功率快充大概率将会是未来的主流方案,在去年,USB-IF发布了最新的PD3.1标准,在这套标准下高性能的游戏本和Creator Book也将能够实现PD快充供电的可能性。以后的充电设备,高功率和强兼容性将会是绝对正确的发展方向,在实现私有协议快充的同时更大化的兼容公有协议,我们在240W的OPPO闪充技术上看到了这样的希望。
除此之外,关于240W快充在发热和电池健康的情况我认为也是需要关注的,正如我们所说,快充不应该只是“充得快”,是否会导致手机温度过高,是否能够达到严格的充放循环标准都是OPPO在优化这项技术时需要关注的问题,只有解决了这些问题,这项技术推入商用用户才能有很好的体验。
除了在有线快充上的努力,OPPO也将50W的无线闪充带到了Find X5 Pro上,不过由于新国标的限制,未来手机无线充电的功率将会被限制在50W这个指标上,如何提升50W快充的体验,在有限时间内提升高功率的时间,降低手机的温度将会成为未来无线快充的重点。
总的来说,OPPO这次发布的150W和240W快充都拥有相当出色的使用价值,我们对它的期望也很简单——在技术成熟之时尽快实装在消费者能够使用的产品上,毕竟来到消费者手中,这些技术才能最大化他们的价值和意义,让消费者能够享受更多的好文明,正是技术进步本身的目标所在了。
OPPO放了一年的快充卫星终于落地了,差不多鸽了一年多的计划算是没有让用户失望,商用150W快充对于手机来说确实算是一个小突破。
技术层面如何实现的技术我就不多说了,想要做到150W快充技术确实非常复杂,150W的电压电流为20V/7.5A,充电时需要两颗充电电泵并联降压为双电芯电池进行充电。并且需要适配器、线材到手机全方位的适配这个快充方案。
技术层面我了解不多也就不多说了,我们说下使用层面。
快充这个功能重要吗?显然是非常重要的。尤其是现在的手机功耗越来也高,我们的手机越来越难以支撑一整天的使用,那么有一个快充可以快速的给手机补电的话,那么显然会显著的提高手机使用体验。
但是我们看一下,OPPO这个150W安全长寿命快充最重要的提升点是什么?
是充电速度吗?你看瓦数更大了。
其实显然并不是。
虽然充电速度也很重要,但是OPPO的150W快充相比其他厂商使用的120W快充只差30W,客观来说30W也确实是突破性的提升,但是其实只要友商把120W调教的激进一点,放弃一点控温之类的参数,在充电速度上抹平这30W的差距并不困难。
再说就算有点差距又怎么样嘛,实际使用中150W和120W的充电时间都是十几分钟,差个几分钟也无所谓嘛。
这就是充电时间的边际递减,充电时间再怎么缩短,也是在这十来分钟的时间里缩减了,用户体验差别并不大。
所以实际上我认为,OPPO这次发布的150W安全长寿命快充技术最重要的提升点其实是在于另外那组关键词,“安全长寿命”。
我们都知道,电池的使用是有寿命的,随着充放次数的增加电池的实际容量会逐渐减少。
不过大部分手机都没有后自带比较精准的电池健康检测软件,我们可以看一下支持检测电池健康的友商手机上的例子。
我们以20年十一月发布的产品为例,到21年九月份时,电池损耗普遍在10%左右,下面是我当时截的图。
在当时我还用这张截图去回答了为什么电池健康降低较快的回答,当时我的结论就很明确,就是因为手机充电次数过多导致的。
而随后21年发布的新品就解决了这个问题,21年发布的13系列,续航时间大大增强,甚至顶配版可以续航两天。
我问了几个朋友要了他们的电池健康截图,他们的手机在首发购入在使用了几个月后,电池的健康依然是接近一百。
大家可以看一下下面的截图,只有一部手机的最大容量降低了1%,其他手机依然是100%。
显而易见,想要保护电池健康,延缓电池最大容量的磨损,最好的办法就是提高续航,减少充电次数。
然而安卓手机这边现在面临一个显而易见的窘境,就是手机处理器的功耗确实太高了,
自从骁龙888之后,安卓旗舰手机的功耗就一直居高不下,一天一充成为奢望,一天两充基本就是常规使用操作。这是整个安卓市场所有品牌都面临的问题。
手机功耗过大,就导致每天需要的充电次数过多,而充电次数多了手机电池的寿命自然就降低的快,然后就需要更多的充电,,,形成一个恶性循环。
这就导致手机的电池寿命会损耗非常严重,虽然安卓这边并没有明确的检测方式,但是我想大家自己使用的时间长了后也会有感受的。
去年购买骁龙888手机的用户,这一年多过去了你们现在的手机续航还能坚持多久,我想大家自己都有所体会。
这是一个暂时无法解决的工艺问题,所以对于安卓机来说,我们目前要解决的是在系统功耗无法降低的前提下获取更好的使用体验,这就需要两个方面的功能支持。
一就是快充技术,这个我前面也说过了。既然手机耗电快,那么我们用更快的充电速度来快速补电提高续航不就行了,这就是快充的意义。
比如说当一天两充无法避免的时候,如果我们只需要在中午为手机充十分钟电就可以将手机电量重新补满,那么就算掉电速度稍微快点,也并不是不可接受了。
而另一点就是OPPO这次新技术提升的重点,降低为手机充电时对电池造成的压力,尽量的减少电池受到的损耗。
我们的手机功耗本身就已经够高了,如果电池还有明显的损耗的话那么对使用的影响将会非常的大。
OPPO通过统合从适配器到手机的全链路闭环协议,平衡充电时电压与电流的合理范围,最大限度的维持锂离子的数量和活性,避免过大电流或者过充,从而明显的降低在充电时对电池造成的损耗。
进而起到保护电池健康,提高电池使用寿命的效果。
我认为在骁龙888的功耗问题出现时我们其实就应该着手解决这个问题了,然而一年多过去了,OPPO是我目前见到的唯一一家以这方面为重心研发新技术的厂商。
关于这方面,我们可以看一下OPPO官方给到的详细数据。
据OPPO官方的数据来看,OPPO这个新的长寿命充电技术将电池的寿命提高到了“循环充放电 1600 次还能有 80% 的剩余容量”
而之前安卓机电池普遍的使用寿命为“充放电循环 800 次,电池健康度在 80% 以上”。
按照之前的标准寿命,如果手机的续航坚持不了一天,那么手机就需要每天充电一次以上,保守一点按照一年400次算的话正好消耗10%左右,这个寿命和苹果12的实际寿命是相吻合的。
所以这个数据还是比较真实的。
现在估计骁龙8系列的功耗恐怕比这还要稍微差点。。。
而按照OPPO长寿命充电技术的寿命来算的话,“循环充放电 1600 次还能有 80% 的剩余容量”
就算是电池的续航时间没变,每次充电的损耗减少了一半,那么一年也就相当于只损耗5%左右。
这个损耗就完全在接受范围内了。
当然这是我自己类比后空口算的,目前并没有实际测试的支撑,但是我觉得应该与实际相差不远。
另外OPPO还在MWC 巴塞罗那上秀了240W充电的实验技术,可以在10分钟之内把等效 4500mAh 电池容量的手机充至 100%。
对于这个技术我们暂时是看看就好了,让OPPO的卫星再飞一会。
所以总结一下上面内容的结论,快充有没有用,当然有用,尤其是在现在手机续航普遍不强的前提下就更有用了。
但是于其一味的提升快充,实际上更重要的是想办法降低手机的功耗,当手机的功耗低了,我们根本不用在外面充电时,我们自然也就不用那么担心手机的充电时间了。
而另一点非常重要的就是在为手机充电时的电池损耗问题,我们在降低充电频率的同时,降低充电时对电池的磨损,那么就可以极大的提高电池使用寿命。
这才是OPPO这次最重要的技术,这才是我们所有厂商需要努力的方向。
虽然OPPO这个技术鸽的时间有点久,但是方向对了,为其他所有安卓厂商打了个样,我觉得是可以的。
OPPO的150W和240W还是有点意思的,有意思在于背后的技术偏实用——让电池更长寿的材料和算法。拿得出手,也拿的出货。
聊聊有意思的点,电池材料——电解液和SEI膜,以及电源管理芯片。
这两年安卓手机有一种「电池快卷不动了」的感觉。
双电芯上了,多极耳上了,电荷泵国产化了。甚至每家手机大厂至少投资了一家电源芯片厂商,保证供货和联合研发。
比如南芯,拿了带OPPO在内三家手机大厂,甚至还有Intel的投资。
南芯进步也很快,电荷泵芯片已经从TI几乎一家独大,到了现在南芯遍地开花,不少60W级别快充都上了南芯电荷泵。
下面就只能更进一步了。
OPPO的思路是开卷电池材料和电源管理芯片,做到自家东西能调到最优。
卷到这太难了,我跑去请教了一个前电池工程师,以下内容是他认证过的。
OPPO这项技术的关键是,更新电解液材料配方,然后电池里头的SEI膜在使用中可以被电解液修复,进而提升电池使用寿命。
先说SEI膜。SEI膜性能和寿命是电池性能最重要来源,它的特性可以决定循环寿命、自放电、额定速度甚至低温性能,是目前各大电池厂商研发重点之一。
SEI全名solid electrolyte interface,中文为固态电解质界面膜,在锂电池中,主要形成于阳极(负极)表面,成分有Li2CO3 、LiF、Li2O、LiOH,ROCO2Li 、ROLi等等等等,总之就是各种各样的锂盐。显微镜下SEI膜长这样:
SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。
一方面,SEI膜的形成消耗了部分锂离子形成,电解液中可供充放的锂离子减少,使得首次充放电不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率;另一方面,SEI膜具有有机溶剂不溶性,在有机电解质溶液中能稳定存在,并且电解液中的分子无法通过该层钝化膜,从而能有效防止在充放电过程中溶剂分子的共嵌入,避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏,因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。举个例子就像是铝表面氧化后形成致密的氧化铝层,保护内部金属铝进一步反应。
电解液的溶剂对SEI膜有着举足轻重的作用。不同的溶剂在形成SEI膜中的作用不同。有机电解质的溶剂一般需要具有高电导率、低粘度、高闪燃点和较高的稳定性等特点,这就要求溶剂的介电常数高,粘度小。
常见的锂电池的充放电,都是通过锂离子在负极嵌脱过程而完成的由于锂离子的嵌入过程,必然经由覆盖在碳负极上的SEI膜。因此,SEI膜的特性,决定了嵌脱锂以及碳负极电解液界面稳定的动力学,也就决定了整个电池的性能,如循环寿命、自放电、额定速率以及电池的低温性能等。因而可通过电池材料的不断改性和开发新的溶剂及添加剂来提高SEI膜的性能。
SEI膜在电池里是化成工艺中形成的。以SEI形成阶段的化成工艺为例,在化成过程中,在首次充电激活电池后,负极表面形成SEI膜。在实际生产过程中,通过不同电压(通常为0.1~1C)进行充放电,在这个过程中电解液中的极性溶剂会与电子发生还原反应(在电极材料与电解液的表面)。充电时,锂离子先从正极脱出,穿透隔膜(氧化铝)后进入电解液,在嵌入负极的孔隙里;电子则从正极的外部电路出来,进入负极石墨中。在不断的充放电过程里,电子,电解液中的溶剂,锂离子直接不断发生氧化还原反应,形成各种前面提到的锂盐,H2,CO,CH2,甚至是N2等气体。随着最后SEI厚度超过了电子最大穿透能力,至此化成工艺就结束了。
在使用过程中,SEI膜在电池充放电过程中被不断消耗/磨损,也因此导致电池寿命和容量下降。
干完了材料,就是匹配充放电方式,进而延长使用寿命
上面提了这么多材料的事情,但不同材料有不同特性。
换了材料以后,要做的事情就更多了。
什么样的温度更适合充放电?
在哪个电压哪个电流更匹配?
在充放电过程中的温度对电池造成了什么影响?
充放电过程中SEI膜的寿命曲线是什么?
怎么样才能最大限度保持电池活性?
下图是某论文里头各种测试曲线。
我不知道,我那位工程师朋友也不知道。
所以需要更好的电源管理芯片,监测手机电池状态。
所以需要实验室一遍遍跑数据,定制不同状态算法。
这些东西OPPO知道,所以他们才需要定制芯片,编电池健康算法。从源头开始,帮助电池兼顾寿命和充电速度。
总结:
随着「电池快卷不动了」,OPPO的思路是,再往上一步,开卷电池材料和电源管理芯片,做到自家东西能调到最优。这是个有意思的技术点,尤其是材料上可能还会有技术溢出,让更多的电池厂商受益,有点意思。