移动电源选购方法
借助智能手机和平板电脑的这股“东风”,移动电源产业也进入了爆发式的发展阶段。但是,在激烈的市场竞争中,有人选择品牌与口碑的建设,有人则以赚取快钱为目的,也因此让移动电源市场呈现出了表面繁荣但暗藏杀机的局面。
对普通消费者而言,想选出一款品质过硬的移动电源,首先就要了解这种设备的基本结构,以及与之相关的参数原理,而这正是本文的目的。
移动电源缘何兴起移动电源的崛起,很大程度上要感谢以当前智能手机为代表的各种手持设备待机时间的不给力。在智能手机纷纷陷入“堆硬件”的漩涡而不能自拔之际,移动电源就成为了“快、薄、炫”这三大卖点的受益者。
无奈的“一天一冲”随着苹果iPhone以及Android系统的流行,智能手机已然成为每一位普通消费者出门必带的标准装备。无论是公交地铁还是街头巷尾,到处都是微博、微信、QQ以及各种游戏的提示音效,在诸如此类APP的“摧残下”,任你的手机配备了多大容量的电池,都能在几小时之内消耗殆尽。还好,这还不是最要命的,只要你不拿iPhone当“智能手机”用,平时只是打电话发短信,一次充电用个2.3天还是不成问题的。但现实的问题是,越来越多的智能手机都陷入了“硬件至上”的误区,即使你很少联网或玩游戏,也不得不面临一天一冲的窘境。快、薄、炫的受益者无论你是否需要,国产手机都已经踏上了“堆积硬件”的道路。1080P+四核处理器注定是2013年下半年中高端手机的主旋律,除了具备更强悍性能的同时,这些新品往往也会具备更纤薄的外观和炫酷的功能。咱们先来看看几款手机的参数:上面三款手机分别属于低、中、高端手机的代表,配置确实抢眼,但也从中透露出了一些问题。像卓普小黑C2虽然可更换电池,但2000mAh的容量实在太小,而nubiaZ5和HTCOne最大的问题则是电池不可更换,而且容量也没大到哪去。如果你关注过近期手机市场的动向,不难发现越来越多的新品都倾向于采用不可更换的锂电池设计,而且电池容量始终在2000mAh左右间徘徊。硬件越来越耗电,电池容量没有明显变化,续航时间只能越来越短。我们再来看看诺基亚是如何解决的。针对Lumia系列手机无法更换电池的缺陷,诺基亚推出了自主品牌的移动电源DC-16,用于客户在长途外出时为Lumia补充电力。可见,包括诺基亚在内的正牌手机制造商已经将移动电源视为帮助手机延长待机能力的最佳选择之一。换句话说,移动电源就是包括手机、平板等手持机设备快、薄、炫的受益者。
切从“芯”开始在选购笔记本时我们会经常用到“一切从‘芯’开始”的大标题,其实在辨别移动电源这种设备的优劣时,一切从“芯”开始的黄金法则同样适用,只是这一次的“芯”并非CPU,而是移动电源内部用于储存电力的“电芯”。大牌也“虚标”不过,从诺基亚DC-16身上我们又发现了一个有趣的现象:作为一款售价高达169元的移动电源,DC-16竟然都无法给Lumia900(1830mAh)和Lumia920(2000mAh)充满一次电力。要知道,DC-16可是标称2200mAh的移动电源!可见,就连诺基亚官方出品的昂贵设备DC-16都存在“不靠谱”的现象,那些非一线品牌生产的移动电源的品质更是可想而知。接下来,我们就来抽丝剥茧,看看类似DC-16这种移动电源为什么会出现貌似电量虚标的问题,以及整个移动电源产业所存在的“潜规则”吧。唯“芯”主义的重要性移动电源并非什么高科技,它的组成结构甚至可以用“极为简陋”来形容,拆开华丽的外壳之后,内部基本只有两个组成部分:电芯和电路板。如果我们将移动电源比作汽车的动力系统,那其中的电芯就好似油箱+发动机,也就是移动电源的动力源泉。至于电路板,就好像汽车内部的控制系统,负责动力的分配和转换,实现电压、电流控制、输入和输出控制等。由此可见,电芯在移动电源中扮演着最核心的角色,唯“芯”主义被视为这个领域的“信仰”。由于AAA镍氢充电电池已被淘汰,因此目前移动电源所武装的电芯普遍为锂离子电池,只是根据电池内部电解质材料的差异,锂离子电池又可细分为液态锂离子电池(LIB)和锂聚合物电池(LIP)两大类。二者的主要差异在于正极材料和电解质的材质,这就导致两种锂离子电池拥有不同的性能表现和外观结构。下面,我们就来具体了解一下当前移动电源市场最常用的两种电芯:18650电芯和锂聚合电池的特色和差别。
18650电芯的中坚力量关注移动电源的读者肯定听说过“18650”这组数字,前面提到的“液态锂离子电池”就能被打造成一种直径为18mm,长度为65mm的圆柱体电芯,而这种形状的电芯也就被行业内称为“18650电芯”。18650电芯一般采用圆柱金属壳包装,内部锂离子呈液态,在容量上主要以2200mAh、2400mAh、2600mAh和2800mAh四种规格为主,普遍以多颗18650电芯并联的方式被塞入移动电源中。目前18650电芯主要以层状结构的钴酸锂作为正极材料,该材料的优点是工作电压较高(平均3.7V),充放电电压平稳,技术成熟且制造成本低廉。但钴酸锂的缺点也很明显,比如循环使用寿命只有300次左右,存在爆炸隐患,废弃后对环境有污染。当然,18650电芯中也有使用镍钴锰材料的,只是这类电芯的价格会更高。总之,18650电芯是目前移动电源市场的中坚力量,成熟的工艺和低廉的成本吸引了国内外很多企业都在生产制造,只需4节。5节18650电芯就能打造出10000mAh以上容量的移动电源,这是锂聚合物电池所不具备的优势。但是正因为门槛过低,以及18650电芯自身产业的不规范,也为基于其设计的移动电源存在各种虚标和不安全问题埋下了隐患。聚合物未来的发展趋势和18650电芯只能被打造成圆柱形或方形铝壳的形状不同,锂聚合物电池最大的特性就是外观的可塑性更强(因为是软包结构)。这类电芯普遍使用铝塑膜,中间的锂物质为胶态,因此可以根据设备内部的空间走势而任意塑形,比如做得更薄或更长。锂聚合物电池的正极材料主要以钴酸锂和镍钴锰(又称“三元材料”)为主,后者以镍盐、钴盐、锰盐为原料,镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。用该材料做正极的好处就是安全性和循环寿命更长,而且不存在爆炸隐患(最多就是燃烧),只是成本相对更高,废弃后污染环境,大电流充放电性能较弱。得益于可塑的外观和安全优势,锂聚合物电池正逐渐被中高端的移动电源所接纳,并大有取代18650电芯的趋势。基于锂聚合物电池设计的移动电源不必受圆柱形外观的18650电芯制约,可以做得更为小巧精致。但是,受制于较高的成本,相同容量的锂聚合物电池的价格要明显高于采用18650电芯的产品。作为移动电源的两种内“芯”,18650电芯和锂聚合物电池各有特色。那么,在选购时要如何辨别两种芯谁更适合你呢?这个答案其实很简单,只要你选择的是正规品牌生产的移动电源,无论是18650电芯还是锂聚合物电池的安全性都在可控的范围内,如果你喜欢轻薄便于携带的移动电源,那锂聚合物电池自是首选。如果你的预算有限或追求超大容量,那短期内只有18650电芯可以办到。
不容小觑的电路板一切从芯开始之后,就轮到电路板登场了。电芯是一种标准化、产业化的商品,拿来即用。但真正决定移动电源好用与否的核心部件,则是控制电芯发挥力量的控制系统,也就是那片不起眼的小小电路板。小身板大功能和庞大的电芯相比,电路板在移动电源的组成部分中只能算是“小身板”的配件,但你可千万不要小看它。就好似相同的发动机分别被奔驰和奇瑞的车型所配,但实际的驾驶性能肯定还是奔驰完胜于奇瑞,这就是汽车内部负责动力分配和转换的控制系统的功劳,而移动电源的电路板就在扮演着这种角色。简单来说,无论是18650电芯还是锂聚合物电池,都有一个安全的充电截止电压和安全放电截止电压,以及标定的额定最大工作电流。而电路板的基本功能就是,为电芯提供一个安全可靠的充电管理系统;在给手机充电(此时电芯是放电状态)时,将电芯提升到5V的升压系统。目前市面上绝大多数移动电源的电路板都是由输入充电控制电路、输出DC/DC转换电路、电池电量检测显示电路、充电指示电路以及电池保护和智能管理电路等组成。下面,我们就以某款移动电源为例,了解这类设备的工作流程:当电芯充电时当你给移动电源充电时,输入充电控制电路就开始发挥功效了。它主要的工作就是根据电池电压的变化,对充电电流进行控制,也就是多段式的充电方案。比如:当电池电压<3V时,充电电路将进行涓流充电,也就是依照100mA的电流对电芯充电(保护过度放电后的电池);当电池电压>3V时,充电电路将切换到恒流充电,用1A(移动电源最大输入电流)的大电流对电芯充电;当电池电压≈4.2V时,充电电路将改为恒压充电,直至充电电流降到100mA左右时停止充电。有问有答问:为什么用电脑的USB接口给移动电源充电的时间往往会更久呢?答:USB2.0接口只能提供500mA的电流,远不如移动电源自配充电器的1A(或更高)。因此,当你给移动电源,特别是大容量的移动电源充电时,尽量使用原装充电器。当电芯放电时锂电池的平均电压多在3.7V左右,但类似手机、iPad等移动设备的充电电压均以5V作为标准。因此当移动电源与其它设备相连的一瞬间就会触发输出DC/DC转换电路启动,将电芯在3.0V.4.2V间浮动的电压转换成5V给这些设备充电。移动电源的输出电流越大,意味着兼容性和通用性越强。比如某些手机的额定充电电流为1A,但移动电源的输出电流最高只有500mA,此时充电时间会延长一倍,而有些移动电源的输出电流可达2.1A,意味着它们可为iPad等平板电脑进行快速充电。需要注意的是,手机在充电时会自己控制输入的充电电流,比如iPhone的额定充电电流为1A,用2.1A输出能力的移动电源给其充电,实际的充电电流也只有1A而已。有问有答问:移动电源的充电器能给手机充电吗?答:没问题,因为手机额定充电电流是固定的。目前绝大多数移动电源和手机的充电接口都是MicroUSB标准,因此以后我们出门时只需携带一套充电器+数据线(充电线)就能兼容移动电源和手机这两种设备。人性化的功能为了便于用户使用,很多移动电源还会配备电池电量显示电路以及电池保护电路,这些电路都是通过单片机实现。其中前者可以通过不同颜色或数量的指示灯来显示当前的电量,而后者则可在电池出现放电时过流、放电时电压过低、充电时电压过高这几种异常情况下关闭电池与外部的连接,保护电池的安全,避免爆炸、燃烧等危险情况的出现。至此,相信你已经对移动电源内部的这个“小身板”有了足够的认识。电芯固然重要,但如果没有靠谱的管理者,再大的容量也是枉然。
重新审视虚标问题由于缺乏监管,虚标几乎已经成为移动电源领域的“潜规则”。一款标称5200mAh的移动电源,最多只能给一款1800mAh电池的手机充满两次电,那余下的电力跑哪去了?如果你想加入移动电源的行列,那就不得不正视虚标问题。大家还记得前面提到的诺基亚DC-16移动电源吗?2200mAh的容量为什么连Lumia900都充不满呢?难道诺基亚这么大的牌子也会玩虚标吗?答案自然是否定的,因为移动电源的电气结构,导致其必然会出现转换效率的问题。无法回避的转化率前文我们提到过,移动电源内部的电芯(18650和锂聚合物)标准的电压多为3.7V(平均值),但是手机等数码设备的标准输入电压为5V,充电时需要电路板的DC/DC转换电路进行一次升压的操作。问题就在这里,根据能量守恒定律,升压的同时必然伴随着电量的耗损。还是以诺基亚DC-16为例,它实际就由一颗18650电芯(2200mAh)构成的产品。通过2200(mAh)÷1000×3.7(V)这个公式可以计算出该电池的总能量为8.14Wh.在经过DC/DC转换电路升压到5V之后,由于电池总能量是固定的,因此此时电量也就变成了8.14(Wh)×1000÷5V=1628(mAh),这就好比我们将一杯3.7升的水倒进了5升的杯子里,原本2200mAh的电量就只剩下原来的74%(1628mAh),而这1628mAh就是诺基亚DC-16实际能提供给手机充电的电量。问题是,移动电源在给手机充电的过程中还会有进一步的电量耗损。其中主要表现在电池发热(散发的热量就是内置电池的能量)、各种电路板和导线的电阻耗损(同样会因发热而耗费电池能量)、电池因电压的变化而引起的转换率耗损(电池安全放电的电压是在2.7V.4.2V之间浮动的,在不同范围里的耗损率也是有差别的)。此外,当我们给手机充电时,手机本身也在消耗移动电源的电量,如你充电时还在打游戏,肯定会导致电池可用电量的进一步缩水。理应严打的恶意虚标真正的恶意虚标,主要体现在电芯和移动电源宣传时所标称的容量参数上。电芯制造商首先是电芯制造商,目前只有三星、三洋、松下和少数国产电池厂家可以做出2800mAh甚至3000mAh的18650电芯,而绝大多数国内电池厂家的18650还停留在2000mAh左右。为了迎合大家的需要,设计容量仅有2200mAh的18650电芯却被贴上了2400mAh甚至2600mAh标签已经成为了行业内的潜规则。此外,做到2600mAh或以上容量的国产18650电芯的正极材料都是钴酸锂,而镍钴锰(三元材料)只能做到2400mAh.再有就是18650电芯不存在2300mAh和2500mAh的型号,A品的18650电芯往往会将容量高于2500mAh的电芯归类到2600mAh,而低于2500mAh的则归到2400mAh,这是默认行规,也是正常现象。经过一番各种元器件的耗损后,DC-16真正能到达手机电池中的电量也就只剩下1628mAh可用电量的85%左右了,也就是1465mAh.由此可见,DC-16的电池从2200mAh的标准电量到1465mAh的实际输出电量,实际转化效率只有62.9%,自然充不满Lumia900所配备的1830mAh电池了。所有移动电源在为手机充电时都要面临转化率的耗损,而这部分的消耗量主要取决于电路板和相关线材的品质(比如内阻大小、电路的优化等等),一般只有知名品牌可以将实际转化率做到65%以上(升压损耗+电路板耗损)。总之,由转化率而引发的移动电源实际电量缩水属于正常现象,并非我们俗称的“虚标”。那么,真正让人深恶痛绝的虚标问题到底体现在哪里?电芯虚标主要会损害那些喜欢自己买电芯和电路板,自行DIY移动电源的用户,影响力相对有限。而来自移动电源制造商的虚标现象,则应该引起我们的高度警惕与排斥了。
电芯虚标主要会损害那些喜欢自己买电芯和电路板,自行DIY移动电源的用户,影响力相对有限。而来自移动电源制造商的虚标现象,则应该引起我们的高度警惕与排斥了。移动电源商出于利益的趋势,很多移动电源制造商都喜欢夸大宣传,玩起了虚标容量的文字游戏。比如内置4节18650电芯的移动电源,电芯实际容量明明是2200mAh(总容量为8800mAh),但还是贴上了10400mAh的标签,这种虚标案例是最多的。实际上,“就近归类”已经成为了移动电源产业的一条不成文规矩,像4400mAh为了好听就往上一个档次标注为5000mAh,11000mAh的再努把劲儿标到15000mAh等。需要注意的是,除了18650电芯以外,采用锂聚合物电池的设备也存在虚标的问题,比如高漫G6600这款移动电源,明明采用了两块2500mAh的锂聚合物电池,但却以6600mAh的容量宣传。类似的情况还出现在iPoweri520(标称/实际:6600mAh/5800mAh左右)、品能PN-906(5600mAh/5400mAh左右)、泓能N2642(4200mAh/3900mAh左右)等等。相对而言,知名品牌的虚标现象会少一些,但对那些在淘宝等电商销售的不知名甚至山寨品牌,则是虚标的重灾区,而且虚标的幅度往往令人瞠目结舌。如果你想了解如何辨别移动电源是否虚标,请关注本专题后面的内容。虚标固然可恨,但它最多只会影响到移动电源的实际充电效率。但与虚标问题相比,移动电源的安全性才是最应该引起我们关注的话题。移动电源爆炸、自燃的现象并不鲜见,而导致这一切极端问题的根源就是劣质电芯。由于锂聚合物电池的生产有一定的技术门槛,所以品质要相对可靠些。99%移动电源“事故”主角都是基于18650电芯设计的产品,因此,这里我们主要以18650电芯为主加以介绍。18650电芯的ABC一般来说,三洋、三星、松下等知名品牌生产的18650电芯都是有品质保证的,可惜这些一线品牌的原装电芯成本较高。为了尽可能降低成本,绝大多数移动电源厂商更倾向于采购国内电池厂生产的18650电芯。我们都知道,任何电子产品在生产的过程中都存在“良品率”这个概念,18650电芯自然也不能例外。问题就出现在这里,正规电池公司会对生产出来的18650电芯进行分类:A品:电芯容量、电阻值等参数全部达标,采购价格相对最高;B品:容量、电阻值等某些参数不在标准内,采购价约是A品的1/3;C品:基本就是废品,甚至会论斤开卖。有些缺乏操守的移动电源厂商会点名采购B品18650电芯,这就导致了生产出来的产品存在严重虚标或使用寿命偏短的问题。而少数山寨厂商甚至专买C品电芯,出现爆炸或严重事故的产品就是C品电芯的受害者。
此外,现在从洋垃圾中回收18650电芯也已经开始了产业化的运作,如将废旧笔记本电池中的电芯拆出来放在移动电源里,这种拆机电芯的品质介于B品和C品之间,价格也就1元。2元一节。
安全始终排第一作为蓄满电量的“能量体”,移动电源在为移动设备提供不间断动力输出的同时,在极端情况下可能也会出现严重的质量事故。因此,“安全第一”的重要性不言而喻。那么,究竟哪种移动电源才算得上安全呢?除了电芯以外,洋垃圾中拆出来的电路板、水口料的外壳(就是拆的垃圾粉碎了再用的)等劣质材料也是不少山寨厂商钟爱的选择,当这些“极品”元器件结合在一起,厂商再精简了保护电路,你觉得这种产品不爆炸还等什么呢?考验品牌良心由于电芯是深藏在移动电源内部的,普通消费者只能从产品的参数列表中窥探电芯的基本参数,毫无甄别A、B、C品电芯的能力。但移动电源制造商则不同,他们有足够专业的设备检测所有批次电芯品质的能力,所以一旦出现采用B品或C品电芯的现象,绝对是该品牌的良心问题!