北京
原标题：手机充电为什么越来越快（身边的创新）材料升级、结构优化，在多种约束条件间找平衡
早晨起床时，手机剩余电量不多。插上充电器，洗漱换衣的工夫，电量已近满格。以前睡前充一宿，现在醒后充一会，充电习惯的改变，得益于快充技术的普及。
看似只是换个充电器，但充电提速后，挑战随之而来。“就像在能量转换效率、散热、电池寿命、安全性和充电器体积等约束条件间‘走钢丝’、找平衡。”OPPO公司电池研发负责人田晨说。
“消费者有要求：缓解电量焦虑，快充和大容量电池全都要。但对我们来讲，这两者不易兼顾。”荣耀公司电池专家卢青云介绍，锂电池多以石墨为负极材料，增加电池容量，就得加厚电极，导致锂离子的传输路径变长、充电速度变慢。
把硅掺进石墨负极——这是厂商想出的办法。硅的理论比容量接近石墨的10倍，同等质量能储存更多电量。但它的“脾气”不太好，充电时体积会显著膨胀。
为此，研发人员在电池里用碳材料搭“骨架”，约束硅的膨胀，并且预留空间，让它“有处可胀”。卢青云介绍，公司研发的电池，硅含量已从第一代的约5%提升至约32%，实现电池容量与快充能力同步提升。
快充发热如何解决？卢青云说，“传统电池的电流，集中从一组正负极通路进出。我们采用三极耳双回路技术，把‘大车流’分成两股‘小车流’，既缩短电流传输路径，也减少局部发热。”田晨则表示，公司生产的手机电池采用双电芯架构，配合算法动态调节，分担充放电压力。
按下葫芦浮起瓢。充电速度提升，充电器的体积和重量却越来越大。比如传统的笔记本充电器，功率虽大，但像个小板砖，又重又大不便携带。原因在于，充电器通过电子开关高速开合，把电能切成一份份高频脉冲，经变压器等处理后输给手机。由于电子开关过去主要由硅材料制成，开关频率有限。提高充电功率，就得增加每次传递的电能，变压器等元件也要变大。
反映在实际体验中，消费者出门时，包里要放块“小板砖”延长手机续航，这样的快充体验，谁买账？
这一次，各大厂商将目光投向氮化镓。这种新型半导体材料制造出的功率器件，具备开关频率高、能量损耗低等优势，为充电器同时实现大功率和小体积创造条件。好比提着水桶往水池里运水，运的次数多了，“水桶”便可以小一些，“洒掉”的水少了，损耗和发热也会降低。
“我们还围绕材料特性重新设计控制、散热等整套系统。”安克创新相关技术负责人说，国产芯片、半导体器件及相关供应链日渐成熟，为氮化镓技术广泛应用提供支撑。
随着手机、平板电脑等电子产品加速普及，生活中的充电场景更加多元，消费者对充电的需求不止于快，安全、稳定、便利……多个痛点有待解决。一个常见的问题是，快充是否伤电池？
“选择经过正规认证的充电器和线缆，快充对电池寿命的影响可控。”绿联公司研发经理邓富贵介绍，充电倍率和温度是影响电池寿命的关键因素，随着材料和结构不断进步，电池能够承受更高的充电倍率。
还有消费者发现，相同接口的充电器，充电速度却差不少。
“实现快充，充电器、线缆与设备都要匹配。”邓富贵说，充电器与手机会先进行协议“握手”，匹配输入输出功率，再进行充电。目前Type—C接口的设备，通常都支持主流快充协议。但一些手机厂商也有自己的大功率快充协议。充电器如果没能获得厂商授权，就只能按主流协议快充，功率和原厂充电器相比有差距。
安克创新相关技术负责人认为，除了充电速度、发热等显性痛点，企业还要多关注消费者的潜在需求，如多接口和伸缩线设计可以减少杂乱线缆，充电器搭载显示屏则让实时状态一目了然，“给用户带来更安心省心的使用体验，是我们的努力方向。”（吕绍刚）
（人民日报）
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