自智能手機普及以來，續航問題就成了籠罩在人們心頭的陰霾！儘管電池容量從最初的1100毫安時飆升到如今的4000毫安時，甚至是5000毫安時的手機也屢見不鮮，但依舊無法消散我們的疑慮。
目前手機所用的電池是鋰離子聚合物電池，主要依靠鋰離子在正極和負極之間的移動來工作。鋰離子電池自1991實現商用以來，已經有28年了，但鋰離子電池在技術方面並沒有出現質的突破。顯然鋰離子電池技術已經達到瓶頸，具體來說就是能量密度幾乎無法提升。
手機的體積和重量有限，依靠增大電池帶來的電量提升知識飲鴆止渴而已。面對如此境遇，商家也是妙招百出，推出了共享充電寶業務，反向充電技術，裝甲手機殼等。即使是蘋果，面對續航不足也只能默默上架了智能電池盒來應對。（附帶2000毫安時左右的電量。）
iPhone11系列電池盒
在各路廠商紛紛開發物理外掛的時候，充電技術也在飛速發展。OPPO Reno Ace採用了65瓦的超級快充，華為Mate X採用了55瓦的快充。小米也正式公佈了100瓦的充電技術，預計明年量產。在這三種超越時代的超級閃充中，我們發現了一個共同的特點——都採用雙電芯加電荷泵技術！
現行的充電方式
在提這兩種技術之前，我們先看一下手機充電的相關知識。在中學階段我們就學過功率=電壓*電流，如果想要提高功率，那麼就有兩條路可以走，要麼提高電流，要麼提高電壓，或者兩者都進行提升。不過另外一個公式功率=電流*電流*電阻（P=I²R）告訴我們，電流不可能無限增大，不然發熱會造成很大浪費甚至是危險的發生。所以一開始人們偏向於發展高壓直充方案，高通的QC協議，聯發科的PE協議都是這種方式的代表，表現在生活中就是9V2A這種最常見的1.8盧充電方式。
- （一）高壓直充方案
高壓直充方案前些年發展十分迅速，因為成本低，充電器（充電線）適用性強，得到了很多用戶的喜愛，不過因為輸入的電壓高，而鋰離子電池兩端的截止電壓4.2V，這就迫使了高壓直充方案必須在手機內部在做一次變壓才能輸入電池。但轉換就意味著能量損耗（不可能100%效率），這些損失掉的能量會以熱量的表現出來，繼而會造成手機變成“暖手寶”……這種情況下，繼續提高電壓將會加深發熱，無奈中，許多手機廠商有將目光投向了低壓直充——低電壓高電流。其中OPPO，華為可以算是這個領域的元老啦。
- （二）低壓充電方案
相對於高壓方案，這種方式電壓的確會低一些，常見的就是5V4.5A（22.5瓦）就是基於這種方案。因為電壓與電池電壓相仿，無需經過二次轉換就可直接輸入，因此效率較高。至於之前所說的電阻導致的發熱，可以通過使用特質的數據線來完成，比如OPPO就採用了定製的7Pin線材來解決這個問題。其次，低壓直充方案沒有公認的協議，但是各家都有對應的私有協議，比如OPPO的VOOC閃充，華為的SCP快充，這也就導致了市面上低壓直充方案不通用，充電器材互不兼容的局面。
雖然低壓直充又將充電技術往前推進了一大步，但是很顯然，想要繼續依靠單純的提高電流來提升功率是不現實的。因此這時候就有了雙電芯+電荷泵技術。
雙電芯+電荷泵或成主流
- （一）雙電芯技術
電芯是鋰電池的重要組成部分，咱們手機使用的鋰電池就是由電芯、管理單元、外殼等幾大部分組成。這裡所謂的雙電芯技術，簡言之就是將兩塊電芯串聯在一起，通過充電管理芯片實現兩塊電池之間的同步，這樣就可以以更低的代價實現更高速的快充。比如OPPO的10V5A的65瓦閃充，結合雙電芯和串聯分壓，對於每一塊電池就相當於5V5A，這樣就可以避免轉換高壓帶來的發熱。
但是採用雙電芯封裝會佔據手機內部更多的空間，對電池容量有一定的犧牲；並且將兩塊電芯組合，在放電時需要增加降壓電路，這會造成5%-10%不等的浪費。
串聯雙電芯設計
- （二）電荷泵技術
提到電荷泵技術，就不得不提到魅族早年亮相的55瓦Super mCharge，第一次將電荷泵技術創新性的用在了手機電池上面，不過由於自身實力和市場因素，魅族的55瓦至今還無法量產，反倒是一眾友商紛紛推出採用電荷泵技術的充電方案。當得上一句起了個大早，趕了個晚集。
所謂電荷泵，就是利用電容器為儲能元件的直流-直流轉換器，它的作用是電壓轉化，並且是近乎無損的電壓轉換（97%）。現階段採用的多為一級降壓方案，即將輸入電壓進行一次變換10V-5V，同時功率不變，電流翻倍，這樣就可以實現較高功率的快充，同時避免帶來較大的發熱。
電荷泵的應用原理
- （三）雙電芯+電荷泵
簡單來說就是：一級電荷泵可以帶來半壓方案，讓輸入進來的高電壓降低一半。雙電芯在芯片的控制下進行分壓，電壓再次降低一半，這樣就可以滿足輸入電池的電壓條件。
續航可期，未來以來
OPPO的65瓦充電，已經可以做到5分鐘充電30%，20多分鐘完全充滿4000毫安時的大電池。這意味著我們睡覺前完全不用關心手機還有多少電量，第二天起來只是洗臉刷牙的功夫，手機就可以滿血復活。在小米100瓦的宣傳中，17分鐘就可完全充滿，未來我們已經觸手可及。
OPPO發佈會上的疑問
看到這裡可能會有朋友疑惑“這麼快速度的充電是不是很傷電池？”其實這個是完全可以放心的，充電的過程可以簡單看做是一個電量搬運的過程。而電池的壽命主要是由電池循環次數次數來決定的，注意這不是充電器插拔的次數，一次電池的滿充滿放才算是一個週期。充電快只是加速了電量搬運的過程，理論上是不會有任何損壞的。
在OPPO reno Ace的發佈會上，沈義人也就這個問題做出瞭解釋：“OPPO Reno Ace在經過800次完全充放電之後，電池容量可以大於等於80%，遠超國家標準。（400次之後容量大於等於60%）”
在電池問題得不到有效解決的前提下，發展更便捷更快速的超級快充技術無疑是一個主流方向，雙電芯+電荷泵技術能夠讓快充再次攀上一個臺階。各種新材料的出現也給這條發展路線提供源源不斷的動力，譬如氮化鎵的商用就上充電器體積和轉換效率進一步上升。
續航可期，未來已來！
參考文獻：
《PET成像前端集成電路設計》
《鋰離子電池——科學及技術》
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