導讀：鋰電池是整個數碼設備生態(tài)系統中最薄弱的一環(huán)，續(xù)航能力成為巨大挑戰(zhàn)，在目前沒有比鋰電池更好的電池新技術應用前，如何實現鋰電池的快速充電成為解決問題的關鍵。據電池軟板小編所知，除了三星，包括華為、Oppo、Vivo、小米等國內外主流3C企業(yè)都在積極布局快充技術，并成為其市場營銷的最大賣點之一。

快速充電標準加速統一與普及

目前快速充電標準處于戰(zhàn)國時代，許多芯片廠商與手機廠商推出了各種充電技術，如高通Quick Charge 4.0／3.0快充、聯發(fā)科MediaTek Pump Express快充、Oppo VOOC閃充、一加Dash快充、華為SuperCharge超級快充、TI MaxCharge快充等。

這些標準除了各有特點與優(yōu)勢外，最主要的問題是各自為戰(zhàn)，在線纜及充電頭上都有一定的特殊性，電源芯片管理也具有不同之處，缺乏通用性，給快充普及帶來不利影響。

可喜的是，推廣、制訂USB（通用串行總線）的非營利組織USB－IF（USB開發(fā)者論壇）公布了USB PD （Power Delivery） 3.0 的最新更新內容，統一了快速充電技術規(guī)范的PPS （Programmable Power Supply，可編程電力供給），為數碼設備跨廠牌快充的愿景，提供了一定的基礎。

USB－IF公布的USB PD （Power Delivery） 3.0 的最新內容，當中納入了高通（Qualcomm）的Quick Charge 4.0／3.0、OPPO VOOC、聯發(fā)科Pump Express 3.0／2.0，還有華為SuperCharge等快充解決方案。同時，USB PPS還和我國工信部的泰爾實驗室達成了共識，預計將與國標實現統一。

在規(guī)范方面，USB PD 3.0在加入PPS之后，輸出電壓范圍從5V調整到3.0V～21V；而可調整電壓幅度則是20mV，可以實現低壓大電流直充。并且不允許USB連接埠不透過USB PD的協議來進行電壓調整。USB PD 3.0標準將進一步推動業(yè)界研發(fā)支持PPS技術的芯片以及解決方案。而全球的數碼設備特別是智能手機用戶將有可能在2017年或稍后體驗到電源充電器統一帶來的便利性。

此前，Android手機陣營因為歐盟的強制規(guī)定，也曾體驗過凡micro USB充電頭幾乎皆可通用的便利性。然而如今USB PD 3.0的重要更新，則進一步將手機快充也納入進來，擴大了原先的領域。另外，谷歌在Android 7.0的OEM規(guī)范中就明確指出，快速充電必須基于USB PD而來，也算是倒逼PPS出臺的一個因素。

USB PD 可兼容5V/12V/20V 不同充電電壓和 1.5A/2A/3A/5A不同充電電流，最大支持高達 100W 充電功率。同時，USB PD可以將電源線和信號線整合至同一條線纜內。除了能夠給手機、平板等移動設備充電外，還可給筆記本等以前無法通過 USB充電的設備快速充電。USB PD設定了 10W、18W、36W、60W、100W五級充電規(guī)格，不僅充電功率強悍，更可以實現雙向充電。

USB Type-C 與 USB PD 協議共生，有望統一快速充電標準，而且隨著USB Type-C接口的普及，將推動快速充電技術的大規(guī)模應用。智能手機、平板電腦、筆記本電腦等所有的數碼設備都有望實現充電器和數據線的統一。

快速充電技術

近十年，數碼設備特別是智能手機硬件以飛快的速度發(fā)展，CPU從低頻單核，到現在的高頻多核，伴隨著性能飛速提升的同時，續(xù)航能力越來越成為數碼設備最大的瓶頸。

而鋰電池技術這么多年來基本處于原地踏步狀態(tài)，在電量不夠用的情況下，如何解決電池的續(xù)航問題成為關鍵?？焖俪潆娂夹g可謂鋰電池在應用上的一次創(chuàng)新，只需要十幾分鐘的充電過程就可以達到普通充電一小時左右的程度，大大提升了充電效率，也利于用戶利用零碎時間給數碼設備充電。在電池容量無法得到顛覆性突破的情況下，快速充電技術成為解決消費者應用痛點的迂回之策。

中國信息通信研究院對快速充電的定義是：30分鐘充電進入電池的平均電流大于 3A 或者 30 分鐘充電電量大于 60%。

快速充電主要是保證鋰離子（Li+）快速地從正極嵌出并快速的嵌入負極，不能造成鋰離子（Li+）的沉積。

快速充電技術三種不同的實現形式：

（1）電壓不變，提高電流；

（2）電流不變，提升電壓；

（3）電壓、電流均提高。

快速充電是一個系統的綜合工程，快速充電系統包括快充標準，快充電源適配器，接口 E-marker芯片，線纜，數碼設備芯片，電池等多個部分。各部分都必須針對不同標準專門設計，才能實現快速充電功能，并且保證充電安全。

快充適配器：需要專門適配器將交流電降為所用快充協議規(guī)定的電壓電流，并提供足夠安全保證。

快充線纜：需要能承載 5A甚至更高的大電流，并且搭載接口芯片做識別、認證和保護。

數碼設備芯片：對電源管理 IC和處理器提出更高要求，支持在數碼設備軟件界面充電類型選擇和保護。

快充電池：使用專門的快速充電電芯，充電倍率（充電電流/電池電量）至少在 1.5C以上。

快速充電作為提升用戶使用體驗的微創(chuàng)新，未來將逐步得到普及。無論在數碼設備還是新能源汽車上，快速充電作為一種能夠實現加速充電、減少等待時間的技術，在產業(yè)鏈逐步成熟的情況下，將得到越來越多的應用。

快速充電技術的挑戰(zhàn)

快速充電技術對于鋰電池材料、系統組成結構等方面都提出了更高要求和挑戰(zhàn)。快速充電過程中，確保設備安全性和傳輸數據的穩(wěn)定性對于數碼產品來說是極具挑戰(zhàn)的。

快充是一個系統的綜合工程，既要材料配合，電池結構設計也相應要改變，還需匹配大功率充電器，并不是所有的電池都適合快充。

既然是快充，那么未來的發(fā)展方向自然是比快更快。低壓快充方案未來的最大發(fā)展瓶頸在電池上。充電器的輸出功率可以做到很大，但怎么讓電池能夠都承受住這么大的電流輸入是需要考慮的。

高壓快充方案，除了要解決電池問題外，未來還需要解決快充時所帶來的發(fā)熱問題。比如手機充電時轉換效率基本在80%左右，最多也就90%，這就意味著還有10%沒有轉換的能量會變成熱量。這部分熱量導致設備發(fā)熱。由此可能引起用戶對于安全問題的擔憂。

假設在高壓快充方案下，將充電器輸出功率提升到70W，在手機降壓電路處的轉換損耗按照損失10%來計算，發(fā)熱將達到7W。而這是一個非常夸張的數字，解決難度不小。因此做好熱管理是實現快充的基本要求。

快充技術實質是將盡可能多的電量塞進鋰電池里，不斷挑戰(zhàn)電池技術的材料和設計的物理極限，同時也在間接威脅著電池的使用安全和壽命。

快充是通過電壓電流轉換來實現的，在保證安全的前提下尋求更高效的轉換技術本身就是行業(yè)瓶頸。如果不能保證安全，再高效的快充技術都是無用的。

小結：在數碼產品有限的空間里以及電池容量很難提升的情況下，使用快充技術顯得非常必要，但我們需要在保證不影響電池可靠性等因素的基礎上發(fā)展快充技術。隨著電池技術的突破配合成熟的快充技術，將推動數碼產品的更快速發(fā)展。