2021年7月22日OPPO举行闪充开放日交流活动,闪充开放日上OPPO为大家带来夹心式安全电池和智慧充电技术等系列充电新技术,其中OPPO结合单电池方案容量高与双电池方案功率大的优势,推出了改进型内串双电芯设计,在保证大功率安全快充的同时,提升了电池容量。
回顾十年前,那是诺基亚市场占有率稳居首位的的年代,iPhone4也刚刚发布,手机主要作为通讯工具使用,充电功率以5V1A(5W)为主。随后功能机全面退市,智能手机迅速占据了市场主流,为用户带来多元化的使用方式,同时续航问题也渐渐受到重视。
2014年,OPPO发布了闪充技术并搭载于Find 7商用,首次将手机充电功率提升到20W以上,“充电五分钟,通话两小时”已成为现象级广告语,大部分用户首次接触到手机快充这个概念都是源自OPPO。
OPPO定下的市场策略分别推出了闪充与超级闪充,分别用在不同定位的机型身上。首代OPPO闪充技术自2014年推向市场,采用低压大电流直充方案,其间经过多次迭代,采用了全新VFC算法,改进充电,大幅提升充电速度,2019年9月,OPPO闪充技术升级至30W闪充4.0。
2016年OPPO发布超级闪充技术,拥有更先进的技术,定位于更高的旗舰手机上使用。2018年OPPO 50W超级闪充发布,2019年OPPO 65W超级闪充闪亮登场,并迅速在大部分机型上搭载,让更多用户享受到超级闪充的乐趣。2020年OPPO再次挑战高峰,发布了OPPO 125W超级闪充,仅需20分钟就可以充满4000mAh电池,在快充技术上成功登顶,处于行业领先地位。
快充性能从原本完全不会被提及,到如今成为处理器、屏幕、内存外手机最重要的性能参数之一,本应是有序安全地进行逐步技术升级,但近年来,手机行业中开始了功率竞赛,过去的1年时间里,已有数款手机快充功率超过100W,功率提升速度已远超用户实际需求,超前的发展速度让功率攀升显得粗暴,手机快充功率进入内卷化。
手机充电除了功率这个简单易懂的指标外,其他看不见的地方同样值得关注,目前行业中功率竞赛以冲刺的速度在进行着,安全性、发热、方案、电路设计等处于滞后状态,特别是大倍率电池的运用,电池内部化学反应会更加快,一旦出现热失控问题,容易发生意外。
充电是一整套系统工程的构成,从插座上220V交流电到直流输出,通过线缆传输到手机内部,再由PMIC进行电源管理,最后到达电池端,每一个环节都是链路的组成,必须做全局考虑才能达到更高的完成度,在安全的前提下系统性地提升充电功率才能为用户打造“全场景综合最优充电体验”。
OPPO作为最早投身于快充技术研发的手机品牌,深知安全是一切的基础,安全已成为OPPO闪充技术基因,在闪充技术研发之初,OPPO就设置了5重防护措施进行安全把控。在推出超级闪充时,OPPO采用了两片电芯串联分摊电压降低电流,提升效率的同时杜绝极端条件下的安全风险。
在确保全链路安全的前提下,OPPO研发了五层集流体结构电芯,拥有更高的安全性可抵抗刺穿与重力冲击,并采用内串双电芯的方式进行PACK封装,并通过在手机内采用氮化镓开关替换硅MOSFET、低阻抗熔丝等技术手段进一步提升效率值降低温升。
目前手机业界各厂商采用的大功率快充各有不同,但在电芯上的解决方案大致可以分为两种,单电芯方案与双电芯方案。单电芯方案优势是机内电池仓空间利用率可以做到更好,电池容量相对也能做的更大,电路设计相对简单,缺点是单电芯充电电流大,电路上的损耗也大,不利于快充功率的提升。
双电芯方案则是采用两块小容量的电芯平铺串联组合成电池组,电压平台翻倍后电流传输减半,降低电路损耗,所以快充功率可以做的更大,也是当前100W以上的快充方案的普遍做法。双电芯方案不足是两节平铺电芯之间,需要预留足够的位置进行PACK焊接与保护电路的安放,手机电池仓利用率降低,整体能量密度较低。
小朋友才做选择,大人全都要, 能不能将两种方案优势结合?OPPO推出了创新性的双电芯上下垂直堆叠设计,与传统横向双电芯放置的方式,减少了无效空间的浪费,提升电池仓空间利用率。另外,内部采用了叠片式结构,相比起传统两串方案至少提升5%容量,很好地同时兼顾了大功率、高容量两种优势。
看过充电头网拆解电池的小伙伴应该知道,电池内部结构类似一卷厕纸卷绕而成,将卷绕拆开就是正极集流体、隔膜、负极集流体。传统电池正极集流体采用铝箔制作,OPPO则是开发出了一种复合材料作为基体,采用特殊工艺在基体上下镀上两层铝层,成为三文治结构集流体。然后再在三文治集流体上涂覆一层安全的涂层,最终打造出五层安全集流体结构。
▲普通电池穿刺实验起火燃烧▲
手机作为贴身数码设备,电池安全性十分重要,传统电池内部结构在受到重物冲击、刺穿时,内部结构受到破坏后会造成直接短路,引发起火爆炸,危害人们人身安全与造成财产损失。
OPPO从底层结构上进行创新,采用夹心式安全电池技术,开创式的使用复合材料电镀形成集流体,解决了传统锂离子电池的安全问题,即使遇到重物冲击、刺穿等异常外力影响,五层集流体结构也能保证电芯不会短路。
▲OPPO安全电池穿刺实验无异常情况▲
经OPPO测试,采用五层集流体结构的超级安全电池可以做到100%通过针刺与重物冲击实验,从根本上杜绝危险的可能性,让用户使用更安心。(电池刺穿视频为未来技术演示,特殊环境下拍摄,请勿模仿。)
氮化镓被誉为第三代半导体材料,相比起传统功率器件,氮化镓功率器件拥有更低的阻抗,具备高效低温升的优势,已开始大规模应用到充电器内部,让大功率充电器体积缩减至前所未有的小躯体内。
一直以来,手机内部开关器件都采用硅材质MOSFET器件,面对大功率快充时,硅MOSFET会产生较大的温升与效率损耗,影响快充的稳定性与大功率持续时间。OPPO将氮化镓技术应用到手机内部,采用一颗氮化镓电子开关代替两颗硅MOSFET的功能,让电流路径达到了更低的阻抗,路径上的温升有效降低,提升充电效率与大功率持续时间,让稳定性得到保证。
熔丝是电池充电路径中最后一道防线的保护器件,电池的充电和放电电流都会流过熔丝,熔丝存在一定阻抗,极限短路情况下物理切断电路,保护整个系统的安全。高充电电流的情况下,熔丝会产生更大的温升,也造成效率损耗。
OPPO采用了低阻抗熔丝,降低大电流下的温升发热,优化充电体验,并在保障安全的前提下提升了区域链路内的效率。
相信用户有发现,手机在多年使用后,电池充电越来越烫手,并且容量降低导致越来越不耐用,这其实跟电池老化衰减有关。电池充放电是锂离子在正负极之间穿梭,进行电能存储与释放,在长久使用后,电池内部的材料结构会受损,电解液消耗,少数锂离子会因为不良工况造成析锂现象变成死锂,导致总体可用的活性锂离子总数下降,容量性能也随之劣化。
通过三年时间对巨量电池进行测试,OPPO现在已经掌握足够动态的实时获取并跟踪电池负极电势,并将其控制合理范围之内,尽量减少死锂的出现,让正极出去的锂离子全部进入负极,来延缓电池的老化以及提升充电速度。OPPO运用该技术,电芯的循环充放1500次还能有80%的剩余容量,比国标要求的电池寿命延长3倍。
通过智能识别用户实际使用场景来匹配最佳充电功率,做到速度该快就快,该寿命长就长,能将65W超级闪充的充电速度进一步提升20%,充满一块4500mAh的电池,所需时长从36min降低至30min。
有留意数码新闻的小伙伴应该听说过,iPhone在遇到低温严寒的情况下无法为手机进行充电,必须用手长时间捂着iPhone,让手机“暖和”后才可以正常充电。这是因为低温情况与常温下充电不同,低温环境锂离子在电池中扩散效率会急剧下降,强行进行充电会造成低温析锂现象,降低电芯性能的同时,还会导致锂枝晶化,严重时甚至会造成内部刺穿短路起火燃烧。
为解决全天候充电问题,OPPO独创了电池预热机制,在充电前先将电池温度加热,数十秒即可将电池温度升温至10度,让电池处于正常安全充电的温度中再进行充电,消灭安全隐患。
OPPO作为业内领先的充电专家,先后发布了VOOC闪充、SuperVOOC超级闪充并持续迭代升级,从最初的20W,到主流大范围使用65W,再到125W超大功率超级闪充,可以看出OPPO一直都掌握着充电的核心技术。这次OPPO闪充开放日交流活动上,面对业界超前发展的功率攀升竞赛,OPPO以实力底蕴为大家展示了除功率参数之外,还需要兼顾到的各方各面。
OPPO采用了复合材质通过夹心式组成五层集流体结构,遇到刺穿或重力冲击也不会发生起火现象,并通过内串双电芯封装的方式提升空间利用率,相同空间下电池容量可以做的更大。首次在手机内部运用氮化镓电子开关替换掉传统MOSFET器件,并采用低阻抗熔丝,降低了温升发热,并让电流链路中传输效率得到提升。
另外,OPPO还有更懂电池更懂你的智慧充电技术,识别用户实际使用场景来匹配最佳充电功率,循环充放1500次还能有80%的剩余容量,做到了寿命与速度同步提升。
作为快充领域中的佼佼者,OPPO不仅向行业展现了出众的快充技术,同时还更好地赋能行业发展,让用户享受到优质的闪充体验,从安全、寿命、温升、续航,系统性地为用户提供全场景最优的充电体验,万物皆可闪充的构想有望变成现实。相信搭载该技术的机型将会很快与大家见面,届时小编会亲身体验OPPO发布安全与智慧充电技术,与大家做个深度分享。