Keywords
- Fast charging technologies in detail
- low-temperature degradation
- self-recharging
- lithium-ion silicon-carbon batterie
- 18650-format与21700电池格式对比
TOC
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- ☕Gooddays
- ⚒️
- 1. How to quickly charge your smartphone: fast charging technologies in detail
- 2. A case study on low-temperature degradation and self-recharging of a smartphone lithium-ion battery
- 3.Explaining lithium-ion silicon-carbon batteries: a new type of battery technology that is already in our devices
- 18650-format与21700电池格式对比
- 4.Your smartphone actually has a smaller battery than you think
Hero - Charlie Puth
I wanna stop by and play it cool
It's hard to talk with all these people in your room
I try to lock eyes and give you clues
So you can come and follow me out by the pool (yeah)
My blood pressure elevates
When I call you out for bein' fake
And I don't want to be mean
But I'm not gonna shut up instead
I know who you really are
And your so-called friend's quotation marks
I don't wanna make a scene
She cut me off and that's when she said
I don't need a hero, I don't want to be saved
But I said: I'll be here every night and day
Oh, I don't need a hero but if you let me stay
Oh, I can still be here every night and day
You hide your feelings (you hide your feelings)
You medicate (you medicate)
You're doing shit that's keeping both of us awake
Make me the villain (make me the villain)
I know it helps
But I'm not gonna run like everybody else (no)
My blood pressure elevates
When I call you up for bein' fake
And I don't want to be mean
But I'm not gonna shut up instead
I know who you really are (really are)
And your so-called friend's quotation marks
I don't wanna make a scene
She cut me off and that's when she said
I don't need a hero, I don't want to be saved (don't want to be saved)
But I said: I'll be here every night and day
Oh, I don't need a hero but if you let me stay (if you let me stay)
Oh, I can still be here every night and day
(I don't need a hero)
(Ah, I said I'll be here)
Lovin' you ain't easy
But I'm never gonna stop it
I know that night I lost my head
And I was bein' out of pocket
I wasn't tryna start a fight
Or tell you how to live your life
I just wanted (I just wanted)
You to know I fuckin' cared
She said
I don't need a hero, I don't want to be saved (don't want to be saved)
But I said: I'll be here every night and day
Oh, I don't need a hero but if you let me stay (if you let me stay)
Oh, I can still be here every night and day
(I don't need a hero, I don't want to be saved)
(But I said: I'll be here)
Every night and day, oh
Oh, I don't need a hero but if you let me stay
Oh, I can still be here every night and day, oh
☕Gooddays
⚒️
- 起因是发现一篇帖子How to quickly charge your smartphone: fast charging technologies in detail，作者:blog page,因为blog是托管在GitHub上的，所以找着去GitHub看了一眼，主页上有乌克兰的loc，头像性别女，看起来像是网图，加上Achives里面看到其实blog早期的内容是全俄语，或者说“乌克兰语”，后面几乎全是英语的表达，因此推断是源于乌克兰的，这里面有一篇就是讲ongoing war，在开战初期22-23年，还刷到过一个女bloger写作的生活记录，尤其是要被迫出离的情景，带上电脑家当焦急的趁车，空气中弥漫着不确定性和紧张感，没人知道何时会结束还会不会回来，就这样写了一篇日记。
- 上面是联想了一些题外话，主要是发现blog主页很多发布的有关电池研究的一些articles，还有一些在YT的视频在右栏，这些有关电池的研究是商业方面，个人、”业余“研究者的探索，明显有别于学术方面的视角，而对象主要是大家比较关心的，PC、手机等便携式电子设备的商用电池，还有电动汽车等，主要在于多个方面的手机电池的使用，在详细阅读之前，有必要搞清楚一些概念和关注点的区别。
1. How to quickly charge your smartphone: fast charging technologies in detail
- 背景：
- 商业快充关注的是整个充电系统（车+桩）的充电功率（kW），而学术界快充关注的是电池单体（Cell）所能承受的充电倍率（C-rate）。 学术界的突破是商业应用的基础。 学术界通过材料和机理创新，开发出能够承受更高倍率（如4C、6C）的电芯。然后，商业界将这些高性能电芯集成到先进的整车平台（如800V架构）中，并辅以强大的BMS和热管理系统，最终为用户提供安全、可靠、高效的高功率快充体验。
维度 (Dimension) 商业快充 (Commercial Fast Charging) 学术界快充 (Academic Fast Charging)
核心指标 功率 (Power, kW) 倍率 (C-rate)
优化对象 充电系统 (充电桩、线缆、BMS、热管理) 电池单体 (电极材料、电解液、界面)
关键公式 P=V×I I=C-rate×Capacity
主要策略 提升系统电压 (如800V)，以降低电流和热损耗 提升电芯耐受电流的能力，以提高充放电倍率
主要瓶颈 系统成本、热管理、充电桩普及、安全性 负极析锂、离子传输速率、界面稳定性
研究范畴 系统工程、电力电子、热管理 材料科学、电化学、物理化学
主流快充技术分类
- USB Power Delivery (USB-PD) / USB-PD PPS
- Qualcomm Quick Charge (QC) 系列 QC 是高通开发的快充协议，目前主流版本包括 QC4、QC4+ 和 QC5。
- MediaTek Pump Express 联发科推出的 Pump Express 曾支持直接供电进入电池以减少机身发热（DIRECT CHARGING）。
- OPPO VOOC / SuperVOOC ／ OnePlus Warp 协议采用“高电流 + 双芯电池 + 充电模块外置”设计，能提供极高的充电效率和速度。 - SuperVOOC 2.0 曾实现 65 W，之后提升至 100 W（理论上可达 240 W），并保持与 USB-PD 的一定兼容性
- 小米 HyperCharge、摩托罗拉 TurboPower、三星 AFC/SFC、华为 SCP
- 小米 HyperCharge：T 部分型号支持 120 W（旗舰最高约 90 W）。
- 摩托罗拉 TurboPower：不同机型速率不同，但最高可达 125 W。
- 三星 Adaptive Fast Charging / Super Fast Charging：新机支持最高约 45 W，需要在设置中开启。
- 华为 Fast Charge / SuperCharge：早期标准约 18 W，SCP 可达 100 W:contentReference。
快充协议对比一览
| 特性项 | USB-PD / PPS | QC4/4+/5 | Pump Express 4.0 | VOOC / SuperVOOC | 其他厂商协议（MI/Huawei/...） |
|---|---|---|---|---|---|
| 协议类型 | 国际标准（通用广泛） | 高通专有 / 兼容 USB-PD | 联发科专有 / 已兼容 USB-PD | OPPO 提供，兼容性较强 | 品牌专属，兼容性视品牌而定 |
| 电压类型 | 可调（主要配置电压） | 可变 / 可兼容 USB-PD | 可变电压 | 主要依靠高电流供电 | varies |
| 最高功率 | 高达 240 W（USB-PD 3.1） | 约 100 W | 依赖于 USB-PD 限制 | 100 W（理论可达 240 W） | 最高可达 120–125 W |
| 特点 | 通用、高兼容性 | 广泛设备支持、高效率 | 减少手机发热 | 极高效率（双电池、分离电路） | 各品牌优化算法 |
总结
- 从智能手机快充发展出发，深入剖析了多种主流快充协议及其技术特点。目前主要提升快充速度是P=UI，为降低焦耳热的产生Q=I^2Rt，主要策略是提升U来加速充电。
- 目前最具通用性和生态支持的是 USB-PD（尤其是 PPS），可满足大多数设备需求。
- 最值得关注的技术细节是关于文中一些对于配置的总结，充电器和充电器线以及手机充电最大功率之间的关系，手机充电器的最大功率一般很难达到，因此匹配的充电器线的额定最大电流是可以适配的，但如果擅自更换更大功率的充电器头，充电器线可能会扛不住快充产生的焦耳热，I↑，Q↑，因此会容易过热，起火等安全事故。
- 无线快充在线圈上就会损失近一半的电量，因此效率目前还较低，而且转化产生的热量主要分布在快充装置的面板上，无疑还会增加充电时候的手机发热。
- 总体上当然会有同学术研究上类似的规律和分析方法，但是二者会互补见解，加深认识。
2. A case study on low-temperature degradation and self-recharging of a smartphone lithium-ion battery
- 这篇比较普通，更多是原理上解释，基础的规律： 智能手机 Li-ion 电池在约 −4 °C下的电量损失与自恢复机理
- 电池在冷冻环境中电量显示降低，以及恢复至室温后为何电量会“回升”
- 在低温环境中，电解液粘度增大、离子迁移率下降，从而导致内阻增强和容量下降。
- 智能手机电池置于约 −4 °C 环境数小时，使之整体降温并达热平衡后，检测到电压为约 3.611 V，对应电池显示电量约 10 %。
- 随后在室温下回温约 1 小时，电压升至约 3.857 V，对应电量约 37 %。
- “电量回升”实为电池内部化学反应恢复活性，尤其是电解质电导率提升（从 −4 °C 到 25 °C，电导率从约 0.5 mS/cm 上升至 1.2 mS/cm），使得电池管理系统重新“读取”出更真实的状态。 本质上，并未增加任何电能，而是设备对当前剩余电量的 **更准确“显示”。
3.Explaining lithium-ion silicon-carbon batteries: a new type of battery technology that is already in our devices
link
扩展阅读:Silicon-Carbon Batteries Promised a Power Revolution. What Went Wrong?
- 介绍Lithium-ion Silicon-Carbon (LSC) batteries，主要是硅碳负极的特点，并且统计了目前很多厂商都有应用，大多数是国内耳熟能详的大厂，有很多荣耀手机产品已经搭载使用。
| 参数 | LiFePO4 | NMC | LSC |
|---|---|---|---|
| 能量密度 | 较低 (~90-150 Wh/kg) | 较高 (~150-220 Wh/kg) | 极高 (潜在 >300 Wh/kg) |
| 循环寿命 | 极高 (~2000-5000次) | 中等 (~1000-2000次) | 有潜力，仍在测试中 |
| 安全性 | 极佳（化学稳定性高） | 中等（存在起火风险） | 研究中，安全性待验证 |
| 成本 | 初始成本较高，长期经济性好 | 较为经济 | 预计较高 |
| 充放电速度 | 中等至高 | 高 | 潜在极高 |
| 工作温度范围 | 宽广 (-20°C 至 60°C) | 中等 (-10°C 至 50°C) | 研究中，数据不足 |
| 应用场景 | 储能系统、电动车、太阳能电池 | 电动车、便携电子产品、电动工具 | 高级电动车、高能量需求场景 |
18650-format与21700电池格式对比
比较表格
| 特性 | 18650 | 21700 |
|---|---|---|
| 尺寸 | 直径18mm，长度65mm，圆柱形 | 直径21mm，长度70mm，圆柱形 |
| 重量 | 约45-50g | 约60-75g |
| 标称电压 | 3.6V/3.7V（满电4.2V） | 3.6V/3.7V（满电4.2V） |
| 容量范围 | 2000-3500mAh | 3000-5000mAh |
| 能量密度 | 高，但低于21700 | 更高，提供更大容量和功率 |
| 放电电流 | 通常5-20A（高性能型号更高） | 通常10-40A（高性能型号更高） |
| 常见化学成分 | LiCoO2、NCM、NCA、LiMn2O4 | NCM、NCA、LiMn2O4 |
| 应用场景 | 手电筒、电子烟、笔记本、电动车 | 电动车（如特斯拉新车型）、储能系统、高性能设备 |
| 安全性 | 需保护电路，过充/短路风险 | 类似18650，需保护电路 |
| 成本 | 较低，生产技术成熟 | 较高，但性能更优 |
| 标准化程度 | 高度标准化，广泛兼容 | 逐渐普及，兼容性稍逊 |
总结
18650和21700是两种常见的圆柱形锂离子电池格式，名称分别来源于其尺寸（18mm×65mm和21mm×70mm）。18650因其高度标准化、成本低且应用广泛，常用于手电筒、电子烟、笔记本电脑和早期电动车（如特斯拉Model S）。其容量通常在2000-3500mAh，适合中小功率设备，但能量密度和放电能力相对有限。
21700作为“升级版”，体积稍大，容量（3000-5000mAh）和放电电流更高，能量密度更优，适合高性能应用，如现代电动车（特斯拉Model 3/Y）、储能系统和无人机。21700的性能优势使其逐渐取代18650在高功率场景中的应用，但成本略高，兼容性稍逊。
选择建议：
- 18650：适合预算有限、设备兼容性要求高或中小功率场景。
- 21700：适合追求更高容量和功率的现代化设备，尤其是电动车辆和储能系统。
4.Your smartphone actually has a smaller battery than you think
link
有一些相关监测的app教程，Your smartphone does not show all settings. How to access hidden Android settings
- Android battery voltage indicator in status bar
- Android battery temperature indicator app
- How to monitor Android smartphone battery voltage and practical benefits of knowing voltage level
日常使用的行为与电池放电倍率行为的关系
iPhone 14 Pro 使用过程中电池放电倍率行为排序（从高到低）
针对 iPhone 14 Pro（电池容量 3200 mAh，标称电压 3.7V）在手机使用过程中的放电倍率（C-rate）行为排序，从高到低描述典型使用场景对电池性能、温度、寿命和安全性的影响。放电倍率基于实际使用场景的电流需求推算，结合锂离子电池特性。
| 放电倍率 | 典型使用场景 | 行为描述 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 高倍率（1.5C-2C） | 重度使用：高负载游戏（如《原神》）、4K视频录制、5G视频流+GPS导航 | 电流约4.8A-6.4A，电池约30-40分钟放空。屏幕、芯片、5G模块高功耗导致高放电率。 | - 性能：电压略降，容量利用率约85-90%，续航约4-5小时。 - 温度：显著升温（35-45°C），机身发热明显。 - 寿命：加速老化，循环寿命缩短（如300-500次后容量降至80%）。 - 安全：中等风险，iOS热管理限制性能以防过热，需避免高温环境。 |
| 中等倍率（0.5C-1.5C） | 日常高负载：视频播放、社交媒体+5G、拍照/短视频编辑 | 电流约1.6A-4.8A，电池约40分钟-2小时放空。常见于日常多任务操作。 | - 性能：电压稳定，容量利用率约90-95%，续航约6-8小时。 - 温度：温和升温（30-40°C），机身温热但可接受。 - 寿命：适度老化，循环寿命较长（500-800次）。 - 安全：低风险，内置保护电路和iOS优化确保安全。 |
| 低倍率（0.2C-0.5C） | 轻度使用：浏览网页、短信、待机、音乐播放 | 电流约0.64A-1.6A，电池约2-5小时放空。低功耗任务为主，屏幕亮度低。 | - 性能：最高容量利用率（近100%），电压极稳定，续航可达12-20小时。 - 温度：几乎无升温（<30°C），机身保持凉爽。 - 寿命：最长循环寿命（>800次），容量衰减最慢。 - 安全：极低风险，热失控可能性最小。 |
| 超低倍率（<0.2C） | 待机或极低负载：锁屏待机、偶尔查看通知 | 电流<0.64A，电池可维持数天。A16芯片和iOS优化大幅降低待机功耗。 | - 性能：容量利用率最高，接近标称3200mAh，续航可达2-3天。 - 温度：无明显升温（环境温度）。 - 寿命：老化极慢，接近理论最大循环寿命（>1000次）。 - 安全：最高安全性，无过热风险。 |
总结
- 高倍率（1.5C-2C）：重度使用（如高负载游戏、4K录制）导致电池快速放电，续航短、发热明显，长期如此会加速容量衰减。建议间歇使用或降低亮度/关闭5G以减轻负载。
- 中等倍率（0.5C-1.5C）：日常使用（如视频、社交媒体）最常见，续航和寿命平衡，iPhone 14 Pro 的优化（如动态岛管理、A16效率）使这一区间表现良好。
- 低倍率（0.2C-0.5C）：轻度使用场景续航最佳，电池寿命最长，适合轻用户或非高峰时段。
- 超低倍率（<0.2C）：待机或极低负载时，iPhone 14 Pro 展现极佳能效，电池几乎无损耗。
Thanks for being an insider till the end!
Till next , stay safe and stay hydrated!