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資深工程師對(duì)于電池及其充電速度的迷思與思考

2016-02-24

  “迷思”一詞起源于希臘語(yǔ)單詞μθο,,是英語(yǔ)單詞Myth的音譯,,又意譯為神話、幻想,、故事,、虛構(gòu)的人或事,,指通過(guò)口口相傳流傳于世的十分古老的傳說(shuō)和故事,泛指人類(lèi)無(wú)法以科學(xué)方法驗(yàn)證的領(lǐng)域或現(xiàn)象,,強(qiáng)調(diào)其非科學(xué),、屬幻想的無(wú)法結(jié)合現(xiàn)實(shí)的主觀價(jià)值。迷思的存在主要強(qiáng)調(diào)其批判現(xiàn)實(shí)的主觀價(jià)值,。

  人類(lèi)學(xué)家列維?斯特勞斯認(rèn)為,,迷思是人們?yōu)榱藨?yīng)對(duì)社會(huì)生活中難以完全解決的沖突而編出的故事。迷思通常十分古老,,也就是說(shuō)沒(méi)有記錄或其他證據(jù)可以證明它們發(fā)生過(guò),,通常由老人向年輕人講述而流傳下來(lái)。一些迷思也許起源于真實(shí)事件,,但經(jīng)過(guò)人們的講述,,一些部分可能已發(fā)生改變,,所以它們不夠“真實(shí)”,,可能已經(jīng)錯(cuò)誤地被改變了,或變得更有趣,。所有的文化都有迷思,,例如希臘與羅馬的神與女神的故事。許多人都相信迷思中的動(dòng)物與神的存在,,如宙斯可以制造一場(chǎng)風(fēng)暴以顯示他的憤怒,。其他例子還有埃及的神阿圖姆,被描述為世界上所有事物的創(chuàng)造者,。在印度神話中,,大雷雨的形成被描述為神的首領(lǐng)因陀羅的憤怒,他最有力的武器是金剛杵(雷電),,如果被他的武器擊中,,沒(méi)人能活下來(lái)。

  上面的內(nèi)容摘編自百度百科對(duì)“迷思”一詞的解釋?zhuān)撛~條中也提到“迷思”一詞主要是被臺(tái)灣人所使用,,并且在英語(yǔ)原詞含義的基礎(chǔ)上添加了一些新的意義,,指“對(duì)于事物不明白的地方、對(duì)于事物的認(rèn)識(shí)誤區(qū)”或“對(duì)一些暫時(shí)無(wú)解的問(wèn)題進(jìn)行揣摩性思考(但未必就會(huì)得到答案,,有時(shí)只是一個(gè)邏輯推理的導(dǎo)向,,而將最終結(jié)論交給受眾完成)”。

  自從手機(jī)出現(xiàn)以后,,有一個(gè)迷思就一直存在:很多手機(jī)的使用手冊(cè)或是賣(mài)場(chǎng)的店員會(huì)告訴你,,最初幾次給手機(jī)充電時(shí)要連續(xù)充電多少小時(shí)以上,否則就會(huì)影響電池的性能,、壽命云云,。如果你對(duì)電池及其充電特性有所了解,,這個(gè)迷思就很容易被打破,從而不再按照他們的指引去做,。

  受智能手機(jī)廣泛普及和廠家推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)普及化的影響,,電池容量和充電速度成為人們廣泛關(guān)注的話題,于是與之相關(guān)的迷思也不斷出現(xiàn),。

  最能制造的迷思是那些帶有顛覆性的東西,。最近有一篇名為《“無(wú)負(fù)極電池”問(wèn)世,或?qū)㈩嵏搽妱?dòng)車(chē)和手機(jī)電池》的文章在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳,,這就是一個(gè)帶有顛覆性的信息,。萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng),作為一個(gè)電池,,沒(méi)有負(fù)極,,哪里來(lái)的陽(yáng)極呢?其作為電池的實(shí)體也不可能存在,,我們的電動(dòng)車(chē)和手機(jī)將如何使用它呢,?作為信息的傳遞者,你到底是要獲取點(diǎn)擊率呢,?還是要獲取點(diǎn)擊率呢,?

  我相信一點(diǎn),通過(guò)對(duì)電池材料,、結(jié)構(gòu)的革命性改進(jìn),,我們是有可能得到容量密度大幅度增加、功率密度大幅度提高,、安全性也更好的產(chǎn)品的,,但在這一切真的變成現(xiàn)實(shí)以前,千萬(wàn)不要用一些嘩眾取寵的東西來(lái)吸引大家的眼球,,讓人們產(chǎn)生一些不切實(shí)際的幻想,,同時(shí)卻又不得不生活在現(xiàn)實(shí)中,讓心中的糾結(jié)造成我們身心的疾病,,給社會(huì)也帶來(lái)不安定因素,。

  在多年前,受環(huán)保節(jié)能理念的影響,,我家中所使用的電池都是可充電的鎳氫電池,,用來(lái)給它們充電的充電器也是普通的,每次給電池充電都要用幾個(gè)小時(shí),。后來(lái)看到新聞?wù)f一家日本廠商所制造的鎳氫電池充電速度已經(jīng)做到了半小時(shí)以?xún)?nèi),,而我用的電池有一大半都是這家公司的,所以就產(chǎn)生了購(gòu)買(mǎi)快速充電器的沖動(dòng),,沖動(dòng)的結(jié)果是從萬(wàn)能的華強(qiáng)北市場(chǎng)上找到了能夠極速充電的產(chǎn)品,,于是悲慘的事情就發(fā)生在我身上了,,我的所有電池都在充了一次電以后容量劇減,最后不得不棄之不用,。這件事雖然沒(méi)有讓我對(duì)鎳氫電池產(chǎn)生不好的想法,,但從那以后我再?zèng)]有購(gòu)買(mǎi)過(guò),由此可見(jiàn)負(fù)面感受會(huì)給我們的人生帶來(lái)多么大的影響,,相應(yīng)地,,與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也必然受到?jīng)_擊。

  給我?guī)?lái)影響的那個(gè)充電器讓電池受到損害的原因不一定是充電速度造成的,,也可能是它沒(méi)有按照鎳氫電池應(yīng)有的充電策略進(jìn)行充電造成的,,因?yàn)槊恳环N電池都有自己的特性,當(dāng)你用不正確的方法對(duì)待它時(shí),,問(wèn)題就出來(lái)了,。

  對(duì)于我們現(xiàn)在常用的鋰離子電池,我在很多年前就見(jiàn)過(guò)下面的這幅圖:

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  這是關(guān)于鋰離子電池充放電速率與其容量和循環(huán)壽命的關(guān)系圖,,縱軸代表容量,,橫軸代表循環(huán)壽命,由不同的點(diǎn)所描繪出來(lái)的曲線代表了用不同的速率對(duì)電池進(jìn)行充放電時(shí)容量與循環(huán)壽命之間的關(guān)系,。其中的C是與電池的容量有關(guān)的充放電速率數(shù)據(jù),,假設(shè)某個(gè)電池的容量為1000mAH,,如果用1000mA的電流對(duì)它進(jìn)行充電或放電,,則充滿或放完其全部電能的時(shí)間是一個(gè)小時(shí),這時(shí)候的C就代表1000mA,,2C則代表2000mA,。根據(jù)這些定義,這個(gè)圖告訴我們?nèi)缦滦畔ⅲ哼@個(gè)電池的初始容量為900mAH,,假如用1C即900mA的電流對(duì)它進(jìn)行充放電,,經(jīng)過(guò)500個(gè)循環(huán)后,其容量還剩下大約780mAH,;如果用2C即1800mA的電流對(duì)它進(jìn)行充放電,,則經(jīng)過(guò)500個(gè)循環(huán)后,其容量會(huì)下降到大約500mAH,。類(lèi)似這樣的信息給我留下這樣的印象:一個(gè)鋰離子電池,,如果用1C的速率對(duì)它進(jìn)行充放電,經(jīng)過(guò)500個(gè)循環(huán)后,,其容量還有初始容量的80%,。我不單是自己這樣使用它,還常常把這樣的信息傳遞給業(yè)界的同行,,遺憾的是,,這樣的信息是不完全準(zhǔn)確的,,它只是代表了某個(gè)型號(hào)的電池的特性,最近得到的信息就更新了我的觀念,,讓我從自己制造的迷思中醒悟過(guò)來(lái),。

  我的新信息來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)上流傳的對(duì)最近很火的小米移動(dòng)電源的拆解文章。小米的新移動(dòng)電源采用了松下的

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  規(guī)格的鋰離子電池,,單顆電池的容量為3180mAH,,按照我舊有的知識(shí),如果我用3180mA的電流對(duì)它進(jìn)行充放電,,則當(dāng)其經(jīng)過(guò)500次循環(huán)時(shí),,其容量還剩下3180mAH x 80% = 2544mA,這對(duì)很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)完全可以接受的使用壽命,??墒俏覍?shí)際看到的電池參數(shù)表中的數(shù)據(jù)和我的想法完全不一致,它的標(biāo)準(zhǔn)充電電流是0.909A,,也就是909mA,,只是相當(dāng)于0.28C。由于沒(méi)有找到這個(gè)電池的完整規(guī)格書(shū),,不知道這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)充電電流所對(duì)應(yīng)的循環(huán)壽命是多少,,但我猜想它與500次的循環(huán)壽命對(duì)上的幾率還是很大的。如果我們沒(méi)有按照這個(gè)電池實(shí)際標(biāo)出來(lái)的參數(shù)作為限制去使用它,,它的壽命就會(huì)受到極大的影響,,而且這樣的錯(cuò)誤還是很容易發(fā)生的,因?yàn)槲覀兊腞T9451就具有4A的電流充電能力,,我一直以為用它去對(duì)這樣的電池進(jìn)行充電是完全合理的,。

  作為智能手機(jī)的使用者,你的新手機(jī)的電池容量是不是比過(guò)去的大了,?那么你有沒(méi)有感覺(jué)到每次充滿電后的使用時(shí)間比過(guò)去更長(zhǎng)了呢,?你是不是感覺(jué)到要你充電的提示信息出現(xiàn)得越來(lái)越頻繁了呢?造成這種問(wèn)題的原因,,除了手機(jī)功能越來(lái)越多,、被使用得越來(lái)越頻繁造成耗電越來(lái)越多外,這些手機(jī)的電池管理是否都是恰當(dāng)?shù)哪??我覺(jué)得這些都是值得考慮的,。

  其實(shí)作為消費(fèi)者的某些欲望常常會(huì)造成制造商的錯(cuò)誤的迎合,對(duì)于快速充電的要求就是其一,,我自己的經(jīng)歷說(shuō)明了這一問(wèn)題的存在,,如果沒(méi)有像我這樣的購(gòu)買(mǎi)者,制造商通常也不會(huì)去制造它們。

  事情的另一面是制造商也有錯(cuò)誤的時(shí)候,,有的是因勢(shì)利導(dǎo)去利用某些特性實(shí)現(xiàn)特定的效果,,有的是故意縱容從而從中獲取商業(yè)利益,有的則是無(wú)心之過(guò),。作為無(wú)心之過(guò)的例子,,在我的身邊最近就發(fā)生了一起,只是這一“過(guò)”沒(méi)有對(duì)社會(huì)造成任何的損害,,相反地,,由于思考的介入,讓我們對(duì)某些問(wèn)題有了更深入的認(rèn)識(shí),。

  事情的起因是公司最近出了一款型號(hào)為RT1650A的無(wú)線充電接收端IC,,它的輸出功率做到了5V x 1.5A =7.5W, 要比同時(shí)期市場(chǎng)上已有的無(wú)線充電接收器功率更大,,同時(shí)它的效率更高,,在和業(yè)界同行的發(fā)送端配合工作時(shí),整體的轉(zhuǎn)換效率做到了80%,,比同時(shí)期市場(chǎng)上普遍的72%~73%的效率高了不少,,這讓個(gè)別同事升起了它能提高充電速率的遐想,但是通過(guò)對(duì)無(wú)線充電所面臨的各種環(huán)境條件的分析,,我們發(fā)現(xiàn)只有在功率發(fā)送端的輸入功率受限的情況下才有可能出現(xiàn)由于效率的提高而帶來(lái)的提高充電速率的效果,,而且這還要接收端的電池和充電管理部分予以配合才能實(shí)現(xiàn),如果以100%的效率進(jìn)行電力傳輸時(shí)都沒(méi)有滿足電池和充電系統(tǒng)的要求,,則任何效率的提高對(duì)提高充電速率都是有幫助的,,可是我們知道這樣的狀況是很少發(fā)生的。我們通常遇到的大部分狀況都是電池和充電系統(tǒng)不能接受太多的電流,,這使得充電過(guò)程不能太快,,而供應(yīng)卻完全不是問(wèn)題,因而在大部分條件下對(duì)無(wú)線電力傳輸效率的提升能夠起到的作用只是降低能耗,、降低發(fā)熱量。當(dāng)系統(tǒng)的能耗被降低以后,,這些系統(tǒng)也就能夠被放置到更多的空間受限的環(huán)境中,,制造這些產(chǎn)品時(shí)也有可能使用更少的材料,從而帶來(lái)廣泛的經(jīng)濟(jì)效益,、環(huán)境效益,,提高使用者的舒適度,讓消費(fèi)者感覺(jué)更爽,,而這些效益和提高充電速率實(shí)在是無(wú)關(guān)的。

  大部分的消費(fèi)者對(duì)于科學(xué)、技術(shù)的實(shí)質(zhì)通常是不太關(guān)心的,它們通常在意的是自己的感覺(jué)爽不爽,,這種爽或者是不爽的感覺(jué)完全來(lái)源于體驗(yàn)而不是思考,,所以他/她的追求就會(huì)常常偏離正軌,,在此過(guò)程中,,那些滿足他們的欲望的東西是最容易打動(dòng)他們的,這就給那些順勢(shì)而為的人留下了下手之處,。作為工程師,,我們行為的基礎(chǔ)是科學(xué),、是技術(shù),,我們的思考是要有邏輯的,,我們是未來(lái)的創(chuàng)造者和制造者,,我們得慎重一點(diǎn),做好了,,這就是我們的功德,,那是會(huì)有福報(bào)的,,當(dāng)然了,如果我們作惡,,同樣有東西在等著我們,,要如何做,完全看自己的選擇,。且行且珍惜,!可得看仔細(xì)了。


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