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如何提高手机锂电池的使用效率

发布时间:2020-02-15 12:38:49    阅读数:

手机之于我们的重要性也已经远远超出了前人想象,随着消费者对手机的使用越来越多,待机时间成为了大家的关注点,甚至产生了待机焦虑症,为了解决消费者的这个痛点,我们来看一下各大厂商都在电池上做了哪些努力,未来电池的应用趋势在哪里。

纵观如今的锂电池市场,提高应用效率可分为主要两大趋势,一是高能量密度,二是快速充电。
电池的容量取决于电池的能量密度和电池的体积。相同体积下,电池的能量密度越高,容量就越高;同理,相同的能量密度下,电池的体积越大,容量也越高。如上所说,显而易见的提高电池容量的方法可以通过提高能量密度和提高电池的有效体积来实现。
首先,高能量密度就是通过各种技术提高电池的容量,以此来提高手机的待机时间。高能量密度的实现方式大致分为如下几种方式,通常情况下这几种方式都是同时使用的。
1.    使用高压体系的正极材料‍,提高电池的电压平台和充电电压。电池的容量通常以mAh为单位,但是在计算电池可以使用的能量的时候,我们一般使用mWh为单位。mWh=mAh*V,V是指电池的电压平台(也就是放电过程中的平均电压)。随着锂电池充电电压从4.2V,4.25V,4.35V,一直到最新的4.4V,电池的电压平台也从3.6V提高到了3.85V。提高电压平台一直是一种有效提高能量密度的方法,但是从目前的化学体系来看此方法已经快走到了。尽头理论上,钴酸锂可达到的最大充电电压为4.5V,过高的电压会导致正极的崩塌。
2.    使用新型的负极材料,提高在充电过程中负极可容纳的锂离子数量来提升能量密度。第一种方式是基于目前的石墨负极材料体系,提高石墨的加工工艺,使石墨的有效能量密度提高。第二种是使用更高能量密度的新型负极材料,如最近很火的硅负极电池就是以硅或硅氧化物作为负极(硅的能量密度理论上是石墨的十倍) 。可惜的是目前硅负极电池任然存在许多问题,还没有大规模的商业应用。
3.    通过选用更薄的材料,降低非能量物质的占比来提升能量密度。如使用更薄的铜箔,铝箔,铝塑膜,隔膜等。
4.    提高正负极的压实密度,使正负极片能涂敷更多的能量物质。
目前市售智能手机,大部分能量密度在600Wh/L左右,例如iPhone 6S的容量是1715mAh,能量密度624Wh/L,现在有个别几款大神级手机能达到700Wh/L。
除了能量密度之外还有一个参数影响到电池的容量,那就是电池的体积。整机设计时,在给电池预留的空间一定的情况下,如果能提高电池仓的利用率,无疑也是增大电池容量的一种有效方式。为了提高电池仓的利用率,电芯厂商设计了异性电池。

第二个方向是快速充电技术,快充技术划分为3代:高压快充、低压直冲和高压直充。乐视给自家的手机快充技术起名为“乐闪充”,魅族将自家的超级快充技术称为SupermCharge, OPPO当然也有自己的Super - VOOC;快充的主要目的是降低电芯的直流阻抗和极化阻抗,这就要求电芯在设计的时候使用更厚的铜箔,铝箔,降低正负极压实密度,在正负极掺入更多的导电剂,这些手段均可以提高充电速度。但如我们上面所讲,这些措施与高能量密度的方法是相反的,所以快充实际上是牺牲了能量密度来达到快速充电的目的。

综上看来,在现有的技术体系下,要想实现电池的技术突破还需要很长时间的考验与验证的。当下为了更好的使用电池,在电池管理中加入电量计无疑是一种好的方式。
手机电池加入电量计是一种既管理了电池,提高使用效率;又提高安全系数,增加使用寿命的一个办法。在手机电池保护板上加入中颖电子的SH366002这款电量计芯片,可实现充放电电流、电芯电压、系统温度的检测、通过库仑计分、自放电以及电子负载补偿来计算电芯剩余电量。初始满充电量FCC(FullChargeCapacity)一般取值DesignCapacity(来自电芯厂家的电芯说明书),使用过程中通过对电芯进行满充满放,从而更新电芯总电量。
SH366002 可以实现单串锂电池电芯的计量,包括电压,电流,电量;支持内部温度测量和外部温度测量;支持SHA-1认证;支持TWI和SWI两种通信协议;低功耗系统设计,为手机锂电池行业的应用提供更优秀的方案。

 

 
 
 

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