OPPO在MWC（世界移動(dòng)通訊大會(huì)）發(fā)布了一項(xiàng)全新的電池技術(shù)—Super VOOC，宣告手機(jī)電池即將從現(xiàn)在“充電5分鐘，通話2小時(shí)”進(jìn)入“通話10小時(shí)”的時(shí)代。大會(huì)上，OPPO展示了一段視頻：約10分鐘的時(shí)間內(nèi)， “Super VOOC超級(jí)閃充”便將2500mAh容量電池的手機(jī)從5%充到100%，廣大手機(jī)用戶直呼“黑科技”，“屌爆了”。

　　圖1 Super VOOC，VOOC和普通充電效果對(duì)比

　　首先，了解鋰電池手機(jī)充電的三個(gè)階段（圖2）：恒流預(yù)充電（CCPre-charge）、大電流恒流充電（CC Fast Charge）和恒壓充電（CV）。手機(jī)電量耗光之后電壓降低，當(dāng)?shù)陀谝欢〝?shù)值時(shí)充電器會(huì)使用比較低的電流對(duì)鋰電池進(jìn)行預(yù)充電。經(jīng)過一段時(shí)間，鋰電池電壓高于預(yù)定數(shù)值后，就進(jìn)入第二個(gè)階段大電流恒流充電，此時(shí)適當(dāng)加大電流可以加快充電速度，具體過程可以參考下圖。

　　圖2 鋰電池充電過程

　　當(dāng)然了，OPPO VOOC技術(shù)在電源充電器中采用了兩個(gè)核心技術(shù)：一是分段充電電流控制，另外一個(gè)是充電線纜和電池的多線路設(shè)置。同時(shí)，還需要對(duì)電池的原材料（電芯和保護(hù)電路PCM板等）進(jìn)行優(yōu)化選擇，讓電池本身能夠接受這么大的電流。

　　為了進(jìn)一步了解快充是什么，我們需要知道傳統(tǒng)鋰電池充電的原理。鋰電池充電原理即為充放電原理。傳統(tǒng)的鋰電池充放電過程（圖3）：

　　充電過程：正極上鋰離子生成—鋰離子經(jīng)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極—鋰離子嵌入到負(fù)極的石墨碳層的微孔中—嵌入的鋰離子越多充電容量越高。

　　放電過程：鋰離子脫離負(fù)極石墨碳層—運(yùn)動(dòng)回正極—正極鋰離子越多放電容量越高。

　　圖3 鋰離子電池基本組成

　　鋰離子電池內(nèi)部需要包括幾種基本材料（圖4）：正極（陰極）活性物質(zhì)、負(fù)極（陽極）活性物質(zhì)、隔離膜、電解液、包裝材料、導(dǎo)電端子和保護(hù)電路等。目前，正極材料包括活性成分（鈷酸鋰（LCO）、三元（NCM）、錳酸鋰（LMO）和磷酸鐵鋰（LFP）等）、集流體（鋁箔）、導(dǎo)電劑（導(dǎo)電碳黑）和粘結(jié)劑等；負(fù)極材料包括活性物質(zhì)（石墨、硬碳、嵌鋰合金等）、集流體（銅箔）、導(dǎo)電劑（導(dǎo)電碳黑）和粘結(jié)劑等；隔離膜主要有PE或PP或PP/PE/PP膜等；電解液主要由鋰鹽溶、溶劑（主要是碳酸酯類）和添加劑組成；包裝材料主要有鋼殼、鋁殼和軟包鋁塑膜等；電池的導(dǎo)電端子主要是Al和Ni片。

　　那么，電芯材料在快充技術(shù)方面又如何發(fā)展呢？電池要實(shí)現(xiàn)快速充電功能，解決的方向就是如何實(shí)現(xiàn)鋰離子在電池中快速的嵌入和嵌出，需要降低充放電過程中的阻力，從而提高鋰離子的嵌出和嵌入速度。

　　圖4 鋰離子電池材料組成

　　下面將從電芯幾個(gè)主材、電芯設(shè)計(jì)和保護(hù)板等方面進(jìn)行闡述。

　　正極材料

　　圖5 鋰離子電池正極材料形貌

　　常用正極材料具有本征導(dǎo)電率低等問題，為了實(shí)現(xiàn)快充功能，需要選用小顆粒具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能的材料（導(dǎo)電劑包覆鈷酸鋰等），縮短充放電過程中鋰離子的遷移路徑，提高遷移速率，從而提高快充性能，對(duì)鈷酸鋰進(jìn)行包覆摻雜，可提高大電流循環(huán)下的電池安全性能等。

　　負(fù)極材料

　　圖6 鋰離子電池負(fù)極遷移模型

　　負(fù)極材料相對(duì)正極材料具有較高的電導(dǎo)率，可以充分發(fā)揮快充性能。充電時(shí)鋰離子的負(fù)極石墨選用具有導(dǎo)電劑包覆、顆粒小，石墨化度低的石墨，從而減少鋰離子在嵌入和嵌出過程中的阻力與極化，快速充電，加快鋰離子的嵌入，降低鋰離子的沉積而造成的循環(huán)惡化。

　　電解液

　　表1 電解液常用溶劑參數(shù)

　　電解液是電池的重要組成部分，解決快速充電時(shí)鋰離子在電解液中的遷移不會(huì)產(chǎn)生阻礙，應(yīng)選擇介電常數(shù)較高溶劑。同時(shí)添加部分成膜添加劑及提高電導(dǎo)率的添加劑。簡言之：降低界面阻抗，低粘度，高電導(dǎo)率。

　　隔離膜

　　快速充電需要滿足鋰離子快速的從正極嵌出快速的嵌入負(fù)極，隔離膜是鋰離子電池的重要組成部分，是用于隔開正負(fù)極極片的微孔膜， 具有納米級(jí)微孔的高分子功能材料。

　　商品化的鋰離子電池隔膜產(chǎn)品多為聚烯烴微孔膜，包括聚乙烯PE單層膜、聚丙烯PP單層膜以及由PP和PE復(fù)合的PP/PE/PP多層微孔膜。

　　目前快充隔膜一般都采取用濕法涂陶瓷或涂膠處理多孔和大孔隔膜，一方面防止鋰離子電池內(nèi)部短路風(fēng)險(xiǎn)，另一方面又需要保證鋰離子在充放電過程中的有效遷移。

　　電芯設(shè)計(jì)

　　快速充電主要是保證鋰離子快速的從正極嵌出并快速的嵌入負(fù)極，不能造成鋰離子的沉積，故設(shè)計(jì)時(shí)要盡量降低極片的厚度，換言之，需要降低極片的涂膜重量。減少鋰離子遷移的路徑，保證鋰離子的快速嵌入。同時(shí)提高正負(fù)極片的離子導(dǎo)電能力和電子導(dǎo)電能力。

　　保護(hù)電路

　　為降低充放電時(shí)保護(hù)板的功耗，須一定程度上降低保護(hù)板內(nèi)阻，采用兩個(gè)MOSFET或多MOSFET結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。多方面保護(hù)電池在使用濫用而導(dǎo)致的失效。

　　總而言之，如果需要在快充電池方面有所突破，避免普通化學(xué)體系在快充過程中在負(fù)極出現(xiàn)副產(chǎn)物，影響電池的循環(huán)、安全性和可靠性等，需要結(jié)合電芯材料、材料設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)和保護(hù)裝置等多方面進(jìn)行綜合考慮。也就是說，我們需要在保證不影響電池可靠性等因素的基礎(chǔ)上，通過選用高導(dǎo)電小顆粒的正負(fù)極材料、高電導(dǎo)率電解液、多孔隔離膜、優(yōu)化電芯極片的涂布與結(jié)構(gòu)和多方面保護(hù)措施等，從而降低鋰離子在充放電過程中的阻力、縮短鋰離子的路徑等。特別在電子產(chǎn)品有限的空間里，使用快充技術(shù)顯得非常必要，而電池技術(shù)的突破配合成熟的快充技術(shù)，將迅速推動(dòng)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展。相信在不久的將來，電池技術(shù)的革新會(huì)引發(fā)手機(jī)乃至整個(gè)電子產(chǎn)品行業(yè)的變革。