镍镉电池充电电压 电池发展历史：从诞生到商品化，再到快速发展的历程

镍镉电池充电电压 电池发展历史：从诞生到商品化，再到快速发展的历程

1.电池发展历史

电池发展史始于1836年丹尼尔电池的诞生，1859年铅酸电池的发明，1883年氧化银电池的发明，以及第一块

实现了电池的商业化，1899年发明了镍镉电池，1901年发明了镍铁电池，进入20世纪后，电池理论和技术处于发展阶段。

然而，二战后，电池技术进入了快速发展时期。首先，为了满足重型应用的需求，

1951年碱性锌锰电池、镍镉电池实现密封。1958年提出采用有机电解液作为锂原电池电解质。

1970年代初开始应用于军事和民用领域，后来出于环保考虑，研究重点转向蓄电池，20世纪初镍镉电池开始商业化。

实现商业化后，在20世纪80年代得到迅速发展。

随着人们环保意识的增强，铅、镉等有毒金属的使用受到日益限制，因此有必要寻找传统铅酸电池的新替代品。

锂离子电池是一种可充电电池，与镍镉电池类似。锂离子电池自然成为强有力的候选者之一。锂离子电池发明于 1990 年左右。1991 年，锂

1995年，聚合物锂离子电池发明（采用凝胶聚合物电解质作为隔膜和电解质），并于1999年开始商业化。

产品化。

2. 锂离子电池的优点和缺点

1.优点

a. 能量密度高

锂离子电池的重量是同容量镍镉、镍氢电池的一半，体积是镍镉的20～30%，镍氢的35～50%。

b. 高电压

锂离子电池电芯的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三节串联的镍镉或镍氢电池。

c. 循环寿命高

在正常情况下，锂离子电池的充放电循环次数可以超过500次，而磷酸铁锂(以下称为磷酸铁锂)则可以达到2000次。

d.无记忆效应

记忆效应是指镍镉电池在充放电过程中，容量下降的现象，锂离子电池则不存在此现象。

e.耐高低温能力强

可在-20℃~60℃环境下使用，经处理后可在-45℃环境下使用。

2.缺点

a.锂原电池安全性差，电压高，容易引起爆炸

b.钴酸锂锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。

c. 锂离子电池都需要保护电路，以防止电池过度充电或过度放电

d. 生产要求高，成本高

e.使用条件受限，高低温下使用有危险

3、锂电池充电原理

锂离子电池的充电过程可分为三个阶段：涓流充电（低压预充电）、恒流充电、恒压充电。

锂电池的充电方式为限压恒流，由IC芯片控制，典型的充电方式为：先检测待充电电池的电压，若电压

如果电压低于3V，需要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10。电压升到3V后，开始标准充电过程。标准充电流程为：

按设定电流对电池进行恒流充电，当电池电压升至4.20V时，转为恒压充电，维持充电电压为4.20V，此时充电电流逐渐减小。

当电流下降到设定充电电流的1/10时，充电完成。

下图为充电曲线：

下图是锂电池充电的三个阶段：

第一阶段：涓流充电

涓流充电用于对完全放电的电池进行预充电（恢复充电）。当电池电压低于约 3V 时，使用涓流充电。

涓流充电电流为恒定充电电流的十分之一，即0.1c（以恒定充电电流1A为例，涓流充电电流为100mA）

第二阶段：恒流充电

当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，增加充电电流进行恒流充电，恒流充电电流在0.2C~1.0C之间。

电池电压随着恒流充电过程逐渐升高，一般单节电池电压设置为3.0-4.2V。

第三阶段：恒压充电

当电池电压升至4.2V时，恒流充电结束，进入恒压充电阶段，电流随着充电过程根据电池单元的饱和​​程度而增大。

充电电流从最大值开始逐渐减小，当减小到0.01C时认为充电终止。（C是相对于电池的标称容量来测量的一种电流。）

比如电池是容量的话，1C就是充电电流。

4、锂电池快充技术

► BC1.2规范发布前

在 2007 年第一份电池充电规范发布之前，尝试给电池充电本质上是一场赌博——结果极难以预测。

当 USB 2.0 推出时，外围设备默认消耗 100mA 电流，除非它们明确协商将电流增加到 500mA。

如果没有数据活动，总线将进入“挂起”模式，将允许的电流消耗限制为 2.5 mA。如果便携式设备的电池完全耗尽，请尝试使用

使用标准端口充电时，它只能可靠地吸收 2.5mA！

实际上，许多电子设备制造商并不严格遵守 USB 2.0 规范，并且在他们提供的 USB 端口中不使用这些电流限制。

（大多数）USB 端口允许 100mA，无论枚举和正在进行的活动如何；有些端口甚至提供 500mA，无论必要的功耗如何。

一些便携式设备应用需要超过 100mA 的电流，并错误地认为 USB 端口始终可以提供 500mA。

► 发布BC1.2规范

电池充电并非USB原本的功能，因此在BC1.2发布之前，并没有关于关机状态下设备电池充电的官方规定。

BC1.2 规范通过建立一种清晰的方法来传达 USB 端口的电源能力，改善了许多这些问题。

BC1.2 规范简要定义了三种不同类型的 USB 端口和两个关键对象。“充电”端口是能够提供超过 500mA 电流的端口。

BC1.2 规范还定义了每个端口如何枚举到终端设备并识别应用程序。

端口类型的协议。

三种 USB BC1.2 端口类型分别是 SDP、DCP 和 CDP。

► BC1.2的三个端口

● 标准下行端口 (SDP)

端口在 D+ 和 D- 线上有 15kΩ 下拉电阻。电流限制如上所述：挂起时为 2.5mA，连接、连接和配置时为 100mA

对于更高的功率，其为 500mA。

● 专用充电端口（DCP）

该类型端口不支持任何数据传输，但可提供超过1.5A的电流。端口的D+和D-线短路。该类型端口支持

更高容量的壁式充电器和车载充电器就无需一一列举了。

● 充电下行端口（CDP）

此端口支持大电流充电和数据传输，完全兼容 USB 2.0。该端口具有 D+ 和 D- 通信所需的 15kΩ 下拉电阻。

内部电路允许便携式设备区分 CDP 与其他类型的端口。

► 充电过程分析

从物理计算公式上看，功率（P）=电压（U）x电流（I）。在电池电量一定的情况下，功率表示充电速度。我们可以

缩短充电时间的方法有三种。

1、高压恒流模式：

手机一般充电过程是先将220V电压降低到5V充电器电压，再将5V充电器电压降低到4.2V电池电压。

在充电过程中，如果电压升高，就会产生热能，所以充电时，充电器会发热，手机也会发热。而且充电电压越高，耗电量也就越大。

水池损坏越大。

2.低电压大电流模式：

当电压一定时，可以用并联电路分流电流，从而增大电流。在电压一定的情况下，每个

每个电路承受的压力越小，如果在手机上进行同样的过程，每个电路承受的压力就越小。

3.高压大电流模式：

这种方法是同时增加电流和电压，从前面公式P=UI可知，这种方法是增加功率的最佳方法。

但是提高电压会产生更多的热量，从而消耗更多的能量，而且电压和电流也不是无限的。

随意增加。

►VOOC 闪充

1、什么是VOOC闪充？

VOOC闪充是OPPO自主研发的快充技术，共申请了16项专利，最快充电速度提升4倍以上。

还拥有无可挑剔的智能全端五级防护，是全球最快、最安全的手机充电技术。

VOOC闪充首次运用在OPPO Find 7上，作为一块的电池，OPPO Find 7采用了VOOC闪充。

只需充电5分钟，即可通话数小时，30分钟即可将手机电池充电至75%。

VOOC闪充需要定制的适配器和电池，OPPO定制了专用的适配器、电池、数据线、电路、连接线。

接口，并首次在适配器中加入了 MCU 智能芯片；这也使得 VOOC 闪充所采用的适配器成为首款可升级的智能充电器

在此基础上，OPPO深度研发了智能全端五重防护技术。

2、VOOC闪充实现原理

上面提到了三种缩短充电时间的方法，OPPO选择了第二种方法。通过增加充电电流来缩短电池的充电时间

充电时，如果电流过大，电池会产生很大的热量。为了减少电池的发热量，OPPO将电池分成

有多个小充电单元，每个充电单元独立提供电流充电，所以大电流充电实际上是通过分流充电实现的。

这种方式需要硬件支持，包括电池单元、连接线和充电器的定制。

下图形象的描述了实现原理：

OPPO向上游供应商定制了全套IC器件，首次使用MCU单片机取代传统充电电路中的漏极。

智能MCU管理芯片，能自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充，若支持则分段跨流。

实现阶段性电流的输出；若检测到不支持，则自动使用稳定充电电流，实现慢速充电。

专门定制的电路、电池（8个触点）、7Pin接口、数据线、带智能MCU芯片的适配器，可自动

调整电流和电压，输出电流高达4.5A，充电速度提升4倍。Find 7 Lite标配的闪充电池容量为，官方

方先生透露，充电五分钟，可通话两小时，30分钟可充电至75%。

3.VOOC闪充的安全性与兼容性

● 安全

VOOC闪充拥有五级安全防护措施，首次将充电安全指数从PPM（百万分率）提升至航天充电安全级别。

DPM（十亿分之一）。

第一阶段：适配器过载保护

Level 2：VOOC快充条件判断

第 3 级：端口过载保护

第 4 级：电池过载保护

第 5 级：电池保险丝保护

● 兼容性

由于VOOC闪充技术是OPPO的独家技术，因此只有Find 7能够使用该技术，因此不存在其他厂商的山寨现象。

硬件接口是定制的，连接线采用7pin，与mico USB接口的4pin不同，不遵循BC1.2规范。

► 快速 2.0

1.什么是Quick.0？

如上所述，市场上主流的移动设备充电都是基于USB接口的通用标准（BC1.2）。5V电压，

电流限制是1.8A，所以我们能得到的最大功率是5V*1.8A=9W，所以9W换算成充电电流，最大限制

也就是2A左右。显然，对于大容量电池来说，这个充电效率是不够的。由于USB线有阻抗，充电电流

不能设置的太大，所以想增加充电功率只能增加充电电压。

基于以上考虑，高通推出了Quick v2.0，在这个方案中，电源适配器可以升级到5V、9V、12V。

通过提高电压，电源适配器可以为移动终端提供更多的功率。

2. 如何实现 Quick.0

在Quick v2.0中，电源适配器输出5V到主板，主板上的充电电路接收5V电压，对电池进行充电。

USB D+ 和 D- 线上将有一个 BC1.2 握手。没有额外的控制引脚和接口。所有控制都是

它在USB的D+和D-信号线上运行，并与BC1.2兼容。

另外，在BC1.2的基础上，Quick v2.0电路将再次判定电源是否支持Quick .0。

如果电源支持，终端会请求电源适配器提供更高的电压，这一系列握手都是基于BC1.2标准。

因此v2.0是完全向前兼容的，在终端主板方面，也为OEM厂商提供了片上和独立的解决方案。

选择。

3.快充.0优势

4.Quick.0的安全性和兼容性

● 安全

高通的Quick 2.0充电技术也需要充电器和手机内部芯片进行一些处理才能有效。

通过芯片电路和接口进行保护，安全等级没有VOOC快速安全系数高。

● 兼容性

随着Quick技术在市场上的全面推广，市场上采用Quick技术的移动终端将

以后还会越来越多，支持Quick v2.0的移动终端，也可以使用普通的USB 5V电源适配器供电。

电压为v2.0的电源适配器也可以为其他常见终端充电。使用Quick技术的设备没有向后兼容性。

传统手机和电源适配器都没有问题，而且还向后兼容Quick设备。

此外，Quick.0兼容BC1.2规范。

快速充电技术简介