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功率破百的手机快充,如何解决安全焦虑

过去智能手机用户谈的是续航焦虑,而现在功率破百的手机快充已不稀奇,却也引发了“安全焦虑”。要知道,更大的手机充电功率,需要更高倍率充放电的电池,意味着电池化学反应速度越快,一旦出现短路,热失控更容易发生,安全隐患也成倍提升。

因此,当前不断翻倍的充电功率,更需要提升配套安全保障方面的技术创新和应用。早在去年7月便率先发布125W超级闪充技术的OPPO,目前尚未有产品落地,这方面OPPO是如何考虑的?

在今天下午的“不止于快——OPPO闪充开放日”活动上,OPPO分享了在闪充技术上的最新探索,也在快充功率竞赛的行业背景下,带来了新的思考。

电池100%通过针刺与重击实验

大概就在去年的这个时候,一夜之间,智能手机行业就突然进入了百瓦快充时代,但与充电功率的百花齐放、争先恐后相比,功率之外的充电创新技术寥寥无几。在今天的活动上OPPO一口气带来了夹心式安全电池、智慧充电算法、内串双电芯等多项充电新技术。

前面已经提到,大功率充电需要匹配活跃性更高的高倍率充放电电池,也提升了安全隐患,而OPPO夹心式安全电池可以说就是为大功率充电而生的。

普通电池电芯内部由极耳、正负极集流体及中间的隔离膜结构组成,正负极集流体都是一层铝箔。在夹心式安全电池中,OPPO将集流体的结构做了重新设计,中间使用一层新型的复合材料作为基体,在其上下各镀上铝层行成一个“三明治”结构的集流体。

然后又在这个“三明治”集流体上涂覆了一层安全涂层行成最终的五层安全集流体结构。这一新型结构减少了铝箔的使用,即最易引发热失控的导电材料,一旦出现短路,安全涂层也阻断了热失控的途径。

根据OPPO数据,在实验室的实际测试中,不影响电池性能前提下,夹心式安全电池可以做到100%通过针刺与重物冲击实验。我们也在现场见证了OPPO夹心式安全电池的穿刺和重击测试及对比实验。

首先是重击测试,满电状态OPPO夹心式安全电池VS同等容量的普通高功率电池:9公斤重物轰然落下,只听一声巨响后,电池断成两半,普通高功率电池在重击之下,瞬间产生明火和烟雾弥漫,再看同样断裂的OPPO夹心式安全电池非常“冷静”,毫无起火冒烟迹象,断裂处也没有丝毫短路烧焦现象。

第二组针刺测试,用一根如筷子粗的钢针直接刺穿整块电池,普通高功率电池在刺入的一霎那便立刻起火燃烧,火星四溅,最终这块电池已烧焦熔化。

另一边OPPO夹心式安全电池同样是被钢针刺穿,完全刺穿都没有任何烟雾产生,整个扎在钢针之上也“没有感觉”,取下钢针,除了中间的孔洞之外,无变形无烧焦。

这一实验结果代表了什么呢?在日常生活中,手机可能会遇到挤压变形、摔落,甚至弯折、断裂的情况,这个时候受外力影响或内部材料的破坏,电池很可能受到损伤,出现短路引发热失控,从而冒烟甚至起火爆炸,尤其是高功率电池。

而实验中OPPO夹心式安全电池即使面对重物冲击和钢针刺穿的极端情况,也没有产生短路热失控现象,让高功率电池的使用安全有了更高的保障。

全场景安全链路

自2014年第一代VOOC闪充问世,开启了快充时代,事实上,在闪充技术研发之初,OPPO就将安全放在首位,设置了5重安全防护措施。闪充技术不断升级发展,夹心式安全电池之外,OPPO此次还宣布了安全保障技术的新升级,包括低阻抗熔丝、氮化镓(GaN)电子开关、内串双电芯、电池安全检测芯片。

五重安全防护中的熔丝保护,能在电流过大或出现其他异常时立刻熔断,从物理层面保证电池安全。新一代熔丝内阻更低、性能更高,提升了局部效率,进一步优化了充电安全性。

OPPO计划采用氮化镓电子开关取代手机充电电路里常见的硅MOSFET,以更小的器件体积实现相同的功能效果,不仅占用更少的手机主板面积,还能利用其低阻抗、高耐压的特性,降低充电路径产热,提升充电效率与可靠性。

内串双电芯优化了电芯结构,采用新的上下堆叠设计和叠片式内部结构,减少空间浪费从而让电池容量可以同比提升至少5%的容量。

OPPO定制研发的电池安全检测芯片则可以在电池受到损伤的瞬间,通过抓取电池电压跌落情形来判断电池是否受到损伤,并配合AI算法进行复杂场景的识别,排除掉误触场景。检测到电池受损时,会给用户“电池状态异常”的提示,及时启动充电保护机制,避免安全隐患。

当然,这些技术普通用户理解起来会比较艰深,但其实只需要明白一个道理:充电是一个复杂的系统工程,简单区分,这个系统由“充电适配器、线缆、PMIC集成电源管理电路和电池端”组成,要做到真正全面的安全,整个系统都应该同步增强。

只有用系统的眼光去看待充电这件事,协同考虑充电器、数据线、PMIC集成电源管理电路、电池等所有与充电相关的各个环节,才是普及更大的充电功率的前提。OPPO推出创新充电技术时,交付完整技术,实则为用户提供了全场景综合最优的充电体验。

智慧充电算法

除了安全之外,高功率充电也对电池寿命带来了更大的考验,手机电池容量随使用时间增加衰减速度也变快。维持电池中活性锂离子数量是影响电池容量的关键,而负极电势大小又是影响活性锂数量的主要因素之一,所以检测并控制负极电势成为维持电池寿命的关键。

在本次活动现场,OPPO宣布已经掌握一种方法,能够动态地实时获取、跟踪手机电池的负极电势,进而将其控制在合理范围之内,从而让用户拥有更长时间的续航与电池寿命;或在保持寿命不变的情况下,智能动态地调控充电电流,获得更快的充电速度。即使在电池正常老化后,该技术依旧可以长期适用。

智慧充电技术对手机充电的各项核心性能指标都能带来显著提升:

电池寿命:在保证与65W超级闪充充电速度相同,满充满放的循环充放1500次后,电池还能拥有80%容量,相较于国家标准要求的电池寿命延长高达3倍;

充电速度:由于能实时掌握电池可承受的最大充电能力,它可支持在特定需求场景下将充电速度进一步智能提升。比如出门前电量不足,可以使用满血模式,在保持与原来使用的寿命一致时,获得更快的充电速度。65W超级闪充满血模式下,能将充电速度再提升20%,充满一块4500mAh的电池只需30分钟;

温升表现:针对不同使用场景,智能预判电流与发热情况,动态匹配充电功率,在充电速度与温升表现之间达到最佳平衡,让用户能更舒适地“边充边用”。

另外,OPPO还对极限低温环境下的充电场景进行了优化。我们都知道温度过低时,手机是无法充电的,这是因为低温下锂离子在电池中扩散效率会急剧下降,从而很容易达到电池的极限电压。此时,强行给锂电池充电可能引发电池内部短路,影响电池寿命和性能,甚至起火燃烧。

OPPO极限低温充电技术能通过算法计算出最佳升温速度,让电池在充电前提前升温。测试数据显示,在低于零下20℃的低温下,电池温度能在几十秒内升至10℃以上,随后即可开始正常的充电流程,低温下也能实现正常闪充体验。

过去,充电算法仅仅是基于对电池电压的判断,机械的去调节充电电流大小。OPPO的智慧充电技术,能够实现针对不同的电池容量,不同的充电适配器,不同的电池使用状态,不同的充电阶段,都可以匹配更合理的充电电流,让充电也有了智能场景识别和应用。

在本次闪充开放日活动上,OPPO并未发布更高功率充电,而是分享了多项硬核的充电技术。的确,功率是充电体验的重要指标,但不应该是唯一。当前功率竞赛走的太靠前,更需要提升配套安全保障方面的技术创新和应用。

可以看出,强调OPPO在注重充电功率的同时,重心已开始转向安全、智慧方面延伸。过去七年里,OPPO 陆续推出SuperVOOC和AirVOOC 两种先进的充电方式,将手机有线和无线充电速度都推向了更高的水准,如今OPPO又首先提出为用户打造“全场景综合最优充电体验”,也开启了百瓦时代后的快充竞争新赛道。就目前来看,哪家厂商率先在大功率快充技术之外提供更优的体验,才能在本次百瓦快充竞赛里脱颖而出。

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