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300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

时间:2023-03-03 12:16:15 来源: OFweek电子工程网

近日,小米公司创始人雷军今日在个人微信公众号表示,小米发布300W“秒充”技术。在300W有线充电模式下,Redmi Note 12 Pro+魔改版的4100mAh电池仅需5分钟便可完全充满。

在视频展示中可以看到,只需43秒便可将手机电量充至10%;

300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

(43秒可充至10%电量)

2分13秒,手机电量达到了50%;

300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

(2分13秒充至50%电量)

5分钟时,手机电量完全充满至100%。

300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

(5分钟充满100%电量)

这充电速度,着实“惊艳”了笔者一把。现如今快充技术已经成为电子产品的必备,不管是手机还是汽车,都会用到这项技术,借此机会,我们也来为大家揭晓下超高速快充技术背后的技术和发展历程。

“神仙秒充”依靠的什么原理?

据雷军介绍,“300W神仙秒充”基于Redmi Note 12探索版魔改而来,从充电器端、手机端充电架构再到电池端,通过创新性设计与新材料引入,在手机快充体系上实现巨大技术突破。这无疑是手机快充赛道的又一里程碑,

在充电架构上,“300W神仙秒充”采用了定制的6:2电荷泵芯片,芯片最高转换效率高达98%,多颗电荷泵并联后直接给电池充电,实现了300瓦超大功率。相比常规的4:2电荷泵方案,解决了充电输入通路中的大电流发热问题,从源头降低充电温升。同时,多颗电荷泵采用分散式布局,有效避免发热集中,延长高功率充电时长。实测峰值功率高达290瓦,且280瓦以上功率持续时长超过2分钟。

如此高效的充电效率自然也对电芯电池等做出了更高的要求。据了解,300W神仙秒充基于双串电池设计,电芯输入电流高达30A,要求电芯需要具备15C超高充电倍率。而常规石墨负极难以提供更快的反应速度,是限制电池充电速度的最大瓶颈。因此,小米在手机电池中引入新型硬碳材料,相比石墨,硬碳结构更疏松无序,可为锂离子提供更宽松的反应通路。通过特定比例混合制成的“硬碳+石墨”混合负极,可大幅提高充电速度,同时还兼顾高能量密度。

此外,在新制程工艺及流程优化等措施下,正负极片厚度也得到大幅压缩,相比常规极片进一步减薄35%。与此同时,通过引入新型锂盐添加剂,核心溶剂配比调制等,实现超高电导率电解液,有效提升锂离子迁移速率并降低充电温升。

在结构上也有所不同,常规的是采用双电芯并排形式,就是一块电池内部有两块电芯,可以同时以较高的电流对两块电芯进行充电,达到充电效率翻倍的目的。但小米这次创新性采用“三明治”堆叠方案,实现更强散热+更高空间利用率。

上下两块超薄电芯与中间填充的相变散热材料充分接触,可将热量快速吸收并导出,快充中可以有效降低温度。与之匹配的电池PCM保护板也同样为双层设计,可有效将保护板空间占用降低50%。

不过,笔者注意到,在去年OPPO举办的“闪充开放日上,也曾推出多个闪充黑科技,其中就有一个叫内串双电芯设计的黑科技。这个技术的的设计方案是,首先双电芯采用上下垂直堆叠设计,内部采用叠片式结构。具有空间利用率高,电流损耗更小的特点。这样一以来,既提高了空间利用率,有效提升了电池容量,又减少了电流在电路上的损耗,降低了手机发热的程度,充电快速的同时更加安全。看起来,两者之间也有着异曲同工之妙。

300瓦秒充5分钟充满!华米OV“神仙打架”,谁才是2023年佼佼者?

(OPPO的内串双电芯设计)

值得注意的是,在功率大涨43%的情况下,300W充电器体积与小米上一代210W充电器完全相同,功率密度达到2.31W/cm?。据悉,这是因为采用了第四代GaN集成化方案,功率高、体积小、发热低,效率也更高。平面变压器更是采用集成化更高的模组化设计,进一步压缩器件的占用空间。在散热方面还在灌胶均热基础上额外增加了大面积石墨烯辅助散热,双重散热。

充电速度“快到吓人”,安全性如何保障

当然,对于更多消费者而言,快充固然能满足其在电量告急时的需求,但安全性如何?据悉,以小米这块300瓦神仙秒充来看,雷军称从方案设计到元件选型上都对安全性进行了充分考虑。整机安全防护超50余项。如,充电架构中每颗电荷泵都有独立的输入过压、过流、过温以及输出过压保护;电池PCM相比业界常规方案更是多加5重核心硬件保护,确保用电安全。

但快充也并非想象的那么简单。据笔者了解,手机产品上实现快充,需要一整套定制的电路、电芯、接口、数据线以及配套的快充适配器,同时还需要做一套智能电源管理系统,以便让手机能够根据不同的充电情况提供安全智能的充电保护。

简单来说,手机要进行快充,手机本身和快充充电器都会加入相应的安全保护,同时也会设置不同的保护措施来保证安全。当前各大手机厂商推出的快充技术,不管是按照公有协议还是私有协议,都满足国内标准规范,并且充电时有保护机制,保证快充安全。

比如在散热方面,快速充电会导致电池局部过热,但是现在会使用石墨烯等一些新的散热材料,来保证其安全。

不过,虽说安全性确实有保障了,但并不代表电池就不会受到任何损伤。

从充电原理来看,电池的损害基本上来源于两方面:一是电池充放电时,电池的阴极与阳极会随离子的释放和吸收而缩小和膨胀,快充会破坏电池上的化学物质,导致电池寿命缩短;

二是在进行快充时,由于电流的比较高,电流的热效应会加剧,导致电池会产生高温,从而影响到手机的安全和稳定性,造成容量骤减和电芯永久性损坏的现象。

因此,快充虽好但电池的寿命也确实存在被影响的情况。从安全性来考虑,当前快充技术发展颇为成熟,快充变成“不定时炸弹”的事情也不太可能了。

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