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全面解析快充技术的原理及应用

2016-05-11 09:11
FlappyBird
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  现代人几乎都已养成手机不离身的习惯,手机要负荷的工作这么多,可想而知耗电量一定超大,即使加大电池容量也不够用,多数人习惯到了一个定点就把手机接上充电器充电,很多人经常一整天都在外面无法为手机充电,这就造成经常遇到没电的情况。如何实现快速充电就成为了大家关注的问题,也是厂商要解决的问题。

  一般来说手机的电力耗尽,充满电的时间约在3小时以上,其实时间已经不算长了,但若是有急用的人就会觉得这段时间相当漫长,以前的解决方式是随身携带行动电源,在没电时直接接上充电即可;不过现在发展出快充技术,只需要30分钟就能充满一半以上的电量,大幅缩短充电时间。到底何谓快充技术?目前已有哪些快充技术?本篇文章将一一解析快充技术的原理及应用。

  认识手机电池

  在介绍快充技术之前,先来认识一下让手机能正常使用的“电池”,手机电池在众多的电池种类中属于可重复充放电的“锂离子电池”,也被称为“二次电池” ,虽然一般人常将锂离子电池直接以“锂电池”称之,但实际上锂电池指的是不可重复充放电的一次性电池,两者的性质完全不同。

  锂电池(Lithium Battery)以锂金属或锂合金为负极材料并使用非水电解质溶液,由爱迪生所发明,之后人们利用不同的材料去制造出多种电池,也被广泛地应用在电子产品上。锂离子电池(Lithium-ion battery)是靠锂离子在正负极之间的移动来进行充放电,放电时,锂离子离开负极进入正极而产生电流,充电时锂离子则反向移动,从正极进入负极还原成可以再度放电的状态。

  锂离子电池标示的意义

  符合安全标准的锂离子电池一定会在电池上有着清楚的资讯标示,所以使用者也得要对这些标示有基本的了解,才能看懂它们所要表达的意义。在电池上可能会出现的标示有:A(安培)是电流;V(伏特)是电压;W(瓦特)是电功率,由电压与电流的乘积而来;Wh(瓦时)是一个小时内电池可释放出的电量。电池的容量是以Ah(安培小时,简称安时)或mAh(毫安时)来表示,其中的h 是时间,m 代表缩小一千倍的单位,由于手机电池的容量很小,所以用mAh为单位,计算公式为mAh = mA(毫安培)x H(时间)。

  举例来说,一个标示2,000mAh 的电池,电流为200mA,意思就是电池的使用时间约10小时,不过实际上电池有自放电损耗的因素存在,电池存放时间长就会影响使用时间,因此电池用尽的时间若少于标示时间属于正常现象。

全面解析快充技术的原理及应用

  ▲表面标示Lithium 字样的电池为不可充电的锂电池,也就是所谓的一次性电池。

全面解析快充技术的原理及应用

  ▲以图示的电池来说,容量为2,900mAh,电压是3.85V,一个小时可释放出11.2Wh 的电量。

全面解析快充技术的原理及应用

  ▲以这个电池来说,如果想知道它的Wh 是多少,可透过公式Wh = V x mAh / 1000来计算,因此得出7.2V x 1200mAh / 1000 = 8.64Wh。

  手机电池的充电原理

  当手机要负担的工作增加,表示电池的消耗速度也会变快,本来充饱的电池可能出门一趟没多久的时间,电量就只剩下一半,虽然现在的手机电池容量愈做愈大,但还是难以抵挡消耗的速度,更别提要将大容量电池充满电所花费的时间也会成正比延长,急着出门却发现手机电池没充满的情况也相当常见,因此提升手机的充电速度便是最直接的方式。首先来简单说明电池的充电原理,一个电池在正常使用的状况下会耗损电力,这个过程称之为“放电”,放电到一定程度后就得透过充电器为手机“充电”来回复电力。

  电池充电的过程可分成三阶段:小电流充电(Trickle Charge,简称TC)、定电流充电(Constant Current,简称CC)、定电压充电(Constant Voltage,简称CV);因为充电器输出的电压比电池高,故电流会自高电压处流向低电压处,而当电池有过放电现象时,由于电压偏低,因此必须先用小电流充电至一定的电量后再进入定电流充电模式,这样会使电池的电压逐渐上升,升高至一定数值后则转换成定电压充电模式,此时的电流会慢慢变小,最后达到充饱电的状态。

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