移動電源選購方法

藉助智慧型手機和平板電腦的這股「東風」,移動電源產業也進入了爆發式的發展階段。     但是,在激烈的市場競爭中,有人選擇品牌與口碑的建設,有人則以賺取快錢為目的,也因此讓移動電源市場呈現出了表面繁榮但暗藏殺機的局面。

對普通消費者而言,想選出一款品質過硬的移動電源,首先就要了解這種設備的基本結構,以及與之相關的參數原理,而這正是本文的目的。

移動電源緣何興起     移動電源的崛起,很大程度上要感謝以當前智慧型手機為代表的各種手持設備待機時間的不給力。在智慧型手機紛紛陷入「堆硬體」的漩渦而不能自拔之際,移動電源就成為了「快、薄、炫」這三大賣點的受益者。

無奈的「一天一衝」     隨著蘋果iPhone以及Android系統的流行,智慧型手機已然成為每一位普通消費者出門必帶的標準裝備。無論是公交地鐵還是街頭巷尾,到處都是微博、微信、QQ以及各種遊戲的提示音效,在諸如此類APP的「摧殘下」,任你的手機配備了多大容量的電池,都能在幾小時之內消耗殆盡。     還好,這還不是最要命的,只要你不拿iPhone當「智慧型手機」用,平時只是打電話發簡訊,一次充電用個2.3天還是不成問題的。     但現實的問題是,越來越多的智慧型手機都陷入了「硬體至上」的誤區,即使你很少聯網或玩遊戲,也不得不面臨一天一衝的窘境。 快、薄、炫的受益者     無論你是否需要,國產手機都已經踏上了「堆積硬體」的道路。     1080P+四核處理器註定是2013年下半年中高端手機的主旋律,除了具備更強悍性能的同時,這些新品往往也會具備更纖薄的外觀和炫酷的功能。咱們先來看看幾款手機的參數:上面三款手機分別屬於低、中、高端手機的代表,配置確實搶眼,但也從中透露出了一些問題。像卓普小黑C2雖然可更換電池,但2000mAh的容量實在太小,而nubia Z5和HTC One最大的問題則是電池不可更換,而且容量也沒大到哪去。如果你關注過近期手機市場的動向,不難發現越來越多的新品都傾向於採用不可更換的鋰電池設計,而且電池容量始終在2000mAh左右間徘徊。硬體越來越耗電,電池容量沒有明顯變化,續航時間只能越來越短。     我們再來看看諾基亞是如何解決的。針對Lumia系列手機無法更換電池的缺陷,諾基亞推出了自主品牌的移動電源DC-16,用於客戶在長途外出時為Lumia補充電力。     可見,包括諾基亞在內的正牌手機製造商已經將移動電源視為幫助手機延長待機能力的最佳選擇之一。換句話說,移動電源就是包括手機、平板等手持機設備快、薄、炫的受益者。

切從「芯」開始     在選購筆記本時我們會經常用到「一切從『芯』開始」的大標題,其實在辨別移動電源這種設備的優劣時,一切從「芯」開始的黃金法則同樣適用,只是這一次的「芯」並非CPU,而是移動電源內部用於儲存電力的「電芯」。 大牌也「虛標」     不過,從諾基亞DC-16身上我們又發現了一個有趣的現象:作為一款售價高達169元的移動電源,DC-16竟然都無法給Lumia 900(1830mAh)和Lumia 920(2000mAh)充滿一次電力。要知道,DC-16可是標稱2200mAh的移動電源!可見,就連諾基亞官方出品的昂貴設備DC-16都存在「不靠譜」的現象,那些非一線品牌生產的移動電源的品質更是可想而知。     接下來,我們就來抽絲剝繭,看看類似DC-16這種移動電源為什麼會出現貌似電量虛標的問題,以及整個移動電源產業所存在的「潛規則」吧。 唯「芯」主義的重要性     移動電源並非什麼高科技,它的組成結構甚至可以用「極為簡陋」來形容,拆開華麗的外殼之後,內部基本只有兩個組成部分:電芯和電路板。如果我們將移動電源比作汽車的動力系統,那其中的電芯就好似油箱+發動機,也就是移動電源的動力源泉。    至於電路板,就好像汽車內部的控制系統,負責動力的分配和轉換,實現電壓、電流控制、輸入和輸出控制等。由此可見,電芯在移動電源中扮演著最核心的角色,唯「芯」主義被視為這個領域的「信仰」。     由於AAA鎳氫充電電池已被淘汰,因此目前移動電源所武裝的電芯普遍為鋰離子電池,只是根據電池內部電解質材料的差異,鋰離子電池又可細分為液態鋰離子電池(LIB)和鋰聚合物電池(LIP)兩大類。二者的主要差異在於正極材料和電解質的材質,這就導致兩種鋰離子電池擁有不同的性能表現和外觀結構。下面,我們就來具體了解一下當前移動電源市場最常用的兩種電芯:18650電芯和鋰聚合電池的特色和差別。

18650電芯的中堅力量     關注移動電源的讀者肯定聽說過「18650」這組數字,前面提到的「液態鋰離子電池」就能被打造成一種直徑為18mm,長度為65mm的圓柱體電芯,而這種形狀的電芯也就被行業內稱為「18650電芯」。     18650電芯一般採用圓柱金屬殼包裝,內部鋰離子呈液態,在容量上主要以2200mAh、2400mAh、2600mAh和2800mAh四種規格為主,普遍以多顆18650電芯並聯的方式被塞入移動電源中。     目前18650電芯主要以層狀結構的鈷酸鋰作為正極材料,該材料的優點是工作電壓較高(平均3.7V),充放電電壓平穩,技術成熟且製造成本低廉。但鈷酸鋰的缺點也很明顯,比如循環使用壽命只有300次左右,存在爆炸隱患,廢棄後對環境有污染。當然,18650電芯中也有使用鎳鈷錳材料的,只是這類電芯的價格會更高。     總之,18650電芯是目前移動電源市場的中堅力量,成熟的工藝和低廉的成本吸引了國內外很多企業都在生產製造,只需4節。5節18650電芯就能打造出10000mAh以上容量的移動電源,這是鋰聚合物電池所不具備的優勢。但是正因為門檻過低,以及18650電芯自身產業的不規範,也為基於其設計的移動電源存在各種虛標和不安全問題埋下了隱患。     聚合物未來的發展趨勢和18650電芯只能被打造成圓柱形或方形鋁殼的形狀不同,鋰聚合物電池最大的特性就是外觀的可塑性更強(因為是軟包結構)。這類電芯普遍使用鋁塑膜,中間的鋰物質為膠態,因此可以根據設備內部的空間走勢而任意塑形,比如做得更薄或更長。     鋰聚合物電池的正極材料主要以鈷酸鋰和鎳鈷錳(又稱「三元材料」)為主,後者以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整。用該材料做正極的好處就是安全性和循環壽命更長,而且不存在爆炸隱患(最多就是燃燒),只是成本相對更高,廢棄後污染環境,大電流充放電性能較弱。     得益於可塑的外觀和安全優勢,鋰聚合物電池正逐漸被中高端的移動電源所接納,並大有取代18650電芯的趨勢。基於鋰聚合物電池設計的移動電源不必受圓柱形外觀的18650電芯制約,可以做得更為小巧精緻。但是,受制於較高的成本,相同容量的鋰聚合物電池的價格要明顯高於採用18650電芯的產品。     作為移動電源的兩種內「芯」,18650電芯和鋰聚合物電池各有特色。     那麼,在選購時要如何辨別兩種芯誰更適合你呢?這個答案其實很簡單,只要你選擇的是正規品牌生產的移動電源,無論是18650電芯還是鋰聚合物電池的安全性都在可控的範圍內,如果你喜歡輕薄便於攜帶的移動電源,那鋰聚合物電池自是首選。如果你的預算有限或追求超大容量,那短期內只有18650電芯可以辦到。

不容小覷的電路板     一切從芯開始之後,就輪到電路板登場了。電芯是一種標準化、產業化的商品,拿來即用。但真正決定移動電源好用與否的核心部件,則是控制電芯發揮力量的控制系統,也就是那片不起眼的小小電路板。 小身板大功能     和龐大的電芯相比,電路板在移動電源的組成部分中只能算是「小身板」的配件,但你可千萬不要小看它。就好似相同的發動機分別被奔馳和奇瑞的車型所配,但實際的駕駛性能肯定還是奔馳完勝於奇瑞,這就是汽車內部負責動力分配和轉換的控制系統的功勞,而移動電源的電路板就在扮演著這種角色。     簡單來說,無論是18650電芯還是鋰聚合物電池,都有一個安全的充電截止電壓和安全放電截止電壓,以及標定的額定最大工作電流。而電路板的基本功能就是,為電芯提供一個安全可靠的充電管理系統;在給手機充電(此時電芯是放電狀態)時,將電芯提升到5V的升壓系統。目前市面上絕大多數移動電源的電路板都是由輸入充電控制電路、輸出DC/DC轉換電路、電池電量檢測顯示電路、充電指示電路以及電池保護和智能管理電路等組成。     下面,我們就以某款移動電源為例,了解這類設備的工作流程: 當電芯充電時     當你給移動電源充電時,輸入充電控制電路就開始發揮功效了。它主要的工作就是根據電池電壓的變化,對充電電流進行控制,也就是多段式的充電方案。比如:當電池電壓<3V時,充電電路將進行涓流充電,也就是依照100mA的電流對電芯充電(保護過度放電後的電池);當電池電壓>3V時,充電電路將切換到恆流充電,用1A(移動電源最大輸入電流)的大電流對電芯充電;當電池電壓≈4.2V時,充電電路將改為恆壓充電,直至充電電流降到100mA左右時停止充電。     有問有答問:為什麼用電腦的USB接口給移動電源充電的時間往往會更久呢?     答:USB2.0接口只能提供500mA的電流,遠不如移動電源自配充電器的1A(或更高)。因此,當你給移動電源,特別是大容量的移動電源充電時,儘量使用原裝充電器。     當電芯放電時鋰電池的平均電壓多在3.7V左右,但類似手機、iPad等移動設備的充電電壓均以5V作為標準。因此當移動電源與其它設備相連的一瞬間就會觸發輸出DC/DC轉換電路啟動,將電芯在3.0V.4.2V間浮動的電壓轉換成5V給這些設備充電。     移動電源的輸出電流越大,意味著兼容性和通用性越強。比如某些手機的額定充電電流為1A,但移動電源的輸出電流最高只有500mA,此時充電時間會延長一倍,而有些移動電源的輸出電流可達2.1A,意味著它們可為iPad等平板電腦進行快速充電。需要注意的是,手機在充電時會自己控制輸入的充電電流,比如iPhone的額定充電電流為1A,用2.1A輸出能力的移動電源給其充電,實際的充電電流也只有1A而已。     有問有答問:移動電源的充電器能給手機充電嗎?     答:沒問題,因為手機額定充電電流是固定的。目前絕大多數移動電源和手機的充電接口都是MicroUSB標準,因此以後我們出門時只需攜帶一套充電器+數據線(充電線)就能兼容移動電源和手機這兩種設備。     人性化的功能為了便於用戶使用,很多移動電源還會配備電池電量顯示電路以及電池保護電路,這些電路都是通過單片機實現。其中前者可以通過不同顏色或數量的指示燈來顯示當前的電量,而後者則可在電池出現放電時過流、放電時電壓過低、充電時電壓過高這幾種異常情況下關閉電池與外部的連接,保護電池的安全,避免爆炸、燃燒等危險情況的出現。     至此,相信你已經對移動電源內部的這個「小身板」有了足夠的認識。電芯固然重要,但如果沒有靠譜的管理者,再大的容量也是枉然。

重新審視虛標問題     由於缺乏監管,虛標幾乎已經成為移動電源領域的「潛規則」。一款標稱5200mAh的移動電源,最多只能給一款1800mAh電池的手機充滿兩次電,那餘下的電力跑哪去了?如果你想加入移動電源的行列,那就不得不正視虛標問題。     大家還記得前面提到的諾基亞DC-16移動電源嗎?2200mAh的容量為什麼連Lumia 900都充不滿呢?難道諾基亞這麼大的牌子也會玩虛標嗎?答案自然是否定的,因為移動電源的電氣結構,導致其必然會出現轉換效率的問題。 無法迴避的轉化率     前文我們提到過,移動電源內部的電芯(18650和鋰聚合物)標準的電壓多為3.7V(平均值),但是手機等數碼設備的標準輸入電壓為5V,充電時需要電路板的DC/ DC轉換電路進行一次升壓的操作。     問題就在這裡,根據能量守恆定律,升壓的同時必然伴隨著電量的耗損。     還是以諾基亞DC-16為例,它實際就由一顆18650電芯(2200mAh)構成的產品。通過2200(mAh)÷1000×3.7(V)這個公式可以計算出該電池的總能量為8.14Wh.在經過DC/DC轉換電路升壓到5V之後,由於電池總能量是固定的,因此此時電量也就變成了8.14(Wh)×1000÷5V=1628(mAh),這就好比我們將一杯3.7升的水倒進了5升的杯子裡,原本2200mAh的電量就只剩下原來的74%(1628mAh),而這1628mAh就是諾基亞DC-16實際能提供給手機充電的電量。     問題是,移動電源在給手機充電的過程中還會有進一步的電量耗損。     其中主要表現在電池發熱(散發的熱量就是內置電池的能量)、各種電路板和導線的電阻耗損(同樣會因發熱而耗費電池能量)、電池因電壓的變化而引起的轉換率耗損(電池安全放電的電壓是在2.7V.4.2V之間浮動的,在不同範圍里的耗損率也是有差別的)。此外,當我們給手機充電時,手機本身也在消耗移動電源的電量,如你充電時還在打遊戲,肯定會導致電池可用電量的進一步縮水。 理應嚴打的惡意虛標     真正的惡意虛標,主要體現在電芯和移動電源宣傳時所標稱的容量參數上。     電芯製造商首先是電芯製造商,目前只有三星、三洋、松下和少數國產電池廠家可以做出2800mAh甚至3000mAh的18650電芯,而絕大多數國內電池廠家的18650還停留在2000mAh左右。為了迎合大家的需要,設計容量僅有2200mAh的18650電芯卻被貼上了2400mAh甚至2600mAh標籤已經成為了行業內的潛規則。     此外,做到2600mAh或以上容量的國產18650電芯的正極材料都是鈷酸鋰,而鎳鈷錳(三元材料)只能做到2400mAh.再有就是18650電芯不存在2300mAh和2500mAh的型號,A品的18650電芯往往會將容量高於2500mAh的電芯歸類到2600mAh,而低於2500mAh的則歸到2400mAh,這是默認行規,也是正常現象。     經過一番各種元器件的耗損後,DC-16真正能到達手機電池中的電量也就只剩下1628mAh可用電量的85%左右了,也就是1465mAh.由此可見,DC-16的電池從2200mAh的標準電量到1465mAh的實際輸出電量,實際轉化效率只有62.9%,自然充不滿Lumia 900所配備的1830mAh電池了。     所有移動電源在為手機充電時都要面臨轉化率的耗損,而這部分的消耗量主要取決於電路板和相關線材的品質(比如內阻大小、電路的優化等等),一般只有知名品牌可以將實際轉化率做到65%以上(升壓損耗+電路板耗損)。     總之,由轉化率而引發的移動電源實際電量縮水屬於正常現象,並非我們俗稱的「虛標」。那麼,真正讓人深惡痛絕的虛標問題到底體現在哪裡?     電芯虛標主要會損害那些喜歡自己買電芯和電路板,自行DIY移動電源的用戶,影響力相對有限。而來自移動電源製造商的虛標現象,則應該引起我們的高度警惕與排斥了。

電芯虛標主要會損害那些喜歡自己買電芯和電路板,自行DIY移動電源的用戶,影響力相對有限。而來自移動電源製造商的虛標現象,則應該引起我們的高度警惕與排斥了。 移動電源商     出於利益的趨勢,很多移動電源製造商都喜歡誇大宣傳,玩起了虛標容量的文字遊戲。比如內置4節18650電芯的移動電源,電芯實際容量明明是2200mAh(總容量為8800mAh),但還是貼上了10400mAh的標籤,這種虛標案例是最多的。實際上,「就近歸類」已經成為了移動電源產業的一條不成文規矩,像4400mAh為了好聽就往上一個檔次標註為5000mAh,11000mAh的再努把勁兒標到15000mAh等。需要注意的是,除了18650電芯以外,採用鋰聚合物電池的設備也存在虛標的問題,比如高漫G6600這款移動電源,明明採用了兩塊2500mAh的鋰聚合物電池,但卻以6600mAh的容量宣傳。類似的情況還出現在iPoweri520(標稱/實際:6600mAh/5800mAh左右)、品能PN-906(5600mAh/5400mAh左右)、泓能N2642(4200mAh/3900mAh左右)等等。     相對而言,知名品牌的虛標現象會少一些,但對那些在淘寶等電商銷售的不知名甚至山寨品牌,則是虛標的重災區,而且虛標的幅度往往令人瞠目結舌。如果你想了解如何辨別移動電源是否虛標,請關注本專題後面的內容。     虛標固然可恨,但它最多只會影響到移動電源的實際充電效率。但與虛標問題相比,移動電源的安全性才是最應該引起我們關注的話題。     移動電源爆炸、自燃的現象並不鮮見,而導致這一切極端問題的根源就是劣質電芯。由於鋰聚合物電池的生產有一定的技術門檻,所以品質要相對可靠些。99%移動電源「事故」主角都是基於18650電芯設計的產品,因此,這裡我們主要以18650電芯為主加以介紹。 18650電芯的ABC     一般來說,三洋、三星、松下等知名品牌生產的18650電芯都是有品質保證的,可惜這些一線品牌的原裝電芯成本較高。為了儘可能降低成本,絕大多數移動電源廠商更傾向於採購國內電池廠生產的18650電芯。我們都知道,任何電子產品在生產的過程中都存在「良品率」這個概念,18650電芯自然也不能例外。問題就出現在這裡,正規電池公司會對生產出來的18650電芯進行分類:A品:電芯容量、電阻值等參數全部達標,採購價格相對最高;B品:容量、電阻值等某些參數不在標準內,採購價約是A品的1/3;C品:基本就是廢品,甚至會論斤開賣。     有些缺乏操守的移動電源廠商會點名採購B品18650電芯,這就導致了生產出來的產品存在嚴重虛標或使用壽命偏短的問題。而少數山寨廠商甚至專買C品電芯,出現爆炸或嚴重事故的產品就是C品電芯的受害者。

此外,現在從洋垃圾中回收18650電芯也已經開始了產業化的運作,如將廢舊筆記本電池中的電芯拆出來放在移動電源里,這種拆機電芯的品質介於B品和C品之間,價格也就1元。2元一節。

安全始終排第一     作為蓄滿電量的「能量體」,移動電源在為移動設備提供不間斷動力輸出的同時,在極端情況下可能也會出現嚴重的質量事故。     因此,「安全第一」的重要性不言而喻。那麼,究竟哪種移動電源才算得上安全呢?     除了電芯以外,洋垃圾中拆出來的電路板、水口料的外殼(就是拆的垃圾粉碎了再用的)等劣質材料也是不少山寨廠商鍾愛的選擇,當這些「極品」元器件結合在一起,廠商再精簡了保護電路,你覺得這種產品不爆炸還等什麼呢? 考驗品牌良心     由於電芯是深藏在移動電源內部的,普通消費者只能從產品的參數列表中窺探電芯的基本參數,毫無甄別A、B、C品電芯的能力。但移動電源製造商則不同,他們有足夠專業的設備檢測所有批次電芯品質的能力,所以一旦出現採用B品或C品電芯的現象,絕對是該品牌的良心問題!

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