一、电池的发展历史
电池的发展史由1836年丹尼尔电池的诞生到1859年铅酸电池的发明，至1883年发明了氧化银电池，1888年实
现了电池的商品化，1899年发明了镍-镉电池，1901年发明了镍-铁电池，进入20世纪后，电池理论和技术处于一度
停滞时期。但在第二次世界大战之后，电池技术又进入快速发展时期。首先是为了适应重负荷用途的需要，发展了
碱性锌锰电池，1951年实现了镍-镉电池的密封化。1958年Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质，
20世纪70年代初期便实现了军用和民用。随后基于环保考虑，研究重点转向蓄电池。镍-镉电池在20世纪初实现商
品化以后，在20世纪80年代得到迅速发展。
随着人们环保意识的日益增加，铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，因此需要寻找新的可代替传统铅酸电
池和镍-镉电池的可充电电池。锂离子电池自然成为有力的候选者之一。1990年前后发明了锂离子电池。1991年锂
离子电池实现商品化。1995年发明了聚合物锂离子电池，（采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质）1999年开始商
品化 。
二、锂离子电池的优缺点
1. 优点
a. 高能量密度
锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
b. 高电压
一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池循环寿命高
c. 循环寿命高
在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂（以下称磷铁）则可以达到2000次。
d. 无记忆效应
记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
e. 高低温适应性强
可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用
2. 缺点
a. 锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险高电压
b. 钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差
c. 锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电
d. 生产要求条件高，成本高
e. 使用条件有限制，高低温使用危险大
三、锂电池的充电原理
锂离子电池的充电过程可以分为三个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电。
锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，如果电
压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：
以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下
降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。
下图为充电曲线：
下图为锂电池充电的三个阶段：
阶段1：涓流充电
涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，
涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)
阶段2：恒流充电
当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之
间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.
阶段3：恒压充电
当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程
的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。（C是以电池标称容量对照电流的一种
表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。）
四、锂电池的快速充电技术
? BC1.2规范颁布之前
在2007年第一个电池充电规范颁布之前，尝试为电池充电本质上是一种冒险——结果非常难以预测。当2000年
出现USB 2.0时，外设默认吸收100mA电流，除非明确协商将电流增大至最高500mA。如果总线上经过一段延迟后
没有数据活动，总线将进入“挂起”模式，将允许吸收电流限制到2.5mA。如果便携设备的电池完全耗尽，尝试利
用标准端口进行充电时，则只能可靠吸收2.5mA电流！
实际上，许多电子设备制造商并不严格遵守USB 2.0规范，在其提供的USB端口中不采用这些电流限值。有些
（大多数）USB端口无论枚举还是持续活动都允许100mA电流；有些端口甚至提供500mA电流，而不考虑必要的功
率协商。有些便携设备的应用要求超过100mA的电流，并错误假设USB端口总是能够提供500mA电流。
? BC1.2规范的推出
电池充电并不是USB的原始特性，因此，在BC1.2颁布之前，官方并未就为关断设备的电池充电做出任何规
定。通过建立清晰的USB端口供电能力沟通方法，BC1.2规范改进了其中许多问题。
BC1.2规范简要规定了三种不同类型的USB端口和两种关键对象。“充电”端口是可提供500mA以上电流的端
口；“下行”端口按照USB 2.0规范传输数据。BC1.2规范也确定了每个端口应如何向终端设备枚举，以及识别应用
端口类型的协议。
三种USB BC1.2端口类型为SDP、DCP和CDP 。
? BC1.2的三种端口
● 标准下行端口（SDP）
这种端口的D+和D-线上具有15kΩ下拉电阻。限流值如上讨论：挂起时为2.5mA，连接时为100mA，连接并配置
为较高功率时为500mA。
● 专用充电端口（DCP）
这种端口不支持任何数据传输，但能够提供1.5A以上的电流。端口的D+和D-线之间短路。这种类型的端口支持
较高充电能力的墙上充电器和车载充电器，无需枚举。
● 充电下行端口（CDP）
这种端口既支持大电流充电，也支持完全兼容USB 2.0的数据传输。端口具有D+和D-通信所必需的15kΩ下拉电
阻，也具有充电器检测阶段切换的内部电路。内部电路允许便携设备将CDP与其它类型端口区分开来。
? 充电过程剖析
从物理计算公式上来说，功率(P)=电压(U)x电流(I)，在电池电量一定的情况，功率标志着充电速度，我们可以通
过下列三种方式来缩短充电时间。
1. 高电压恒定电流模式：
一般手机的充电过程是，先将220V电压降至5V充电器电压，5V充电器电压再降到4.2V电池电压。整个充
电过程中，如果增大电压，产生热能，所以充电时，充电器会发热，手机也会发热。而且这样功耗越大，对电
池损害也是越大的。
2. 低电压高电流模式：
在电压一定的情况下，增加电流，可以使用并联电路的方式进行分流，恒定电压下，进行并联分流之后每
个电路所分担的压力越小，在手机中也进行同样处理的话，这个每条电路所承受的压力也就越小。
3. 高电压高电流模式：
这种方式同时增大电流与电压，这样由之前的公式P=UI, 我们可以知道的是，这种方式是增大功率最好的
办法，但增大电压的同时会产生更多的热能，这样其中所消耗的能量也是越多，并且电压与电流不是无限制的
随意增大。
? VOOC闪充
1. 什么是VOOC闪充？
VOOC闪充是OPPO独立自主研发的快速充电技术，并申请16项专利，将最快充电速度提升了4倍以上，
并有无懈可击的智能全端式五级防护，是全世界最快最安全的手机充电技术。
VOOC闪充在OPPO Find 7上率先使用。作为采用3000毫安电池的OPPO Find 7，采用VOOC闪充时，充
电5分钟即可打电话2个小时，30分钟手机电量可直接充到75%。
VOOC闪充需要定制的适配器和电池搭配下使用。OPPO定制了专门的适配器、电池、数据线、电路、接
口，并首次在适配器中加入MCU智能芯片；这也就让VOOC闪充使用的适配器成为首个可以升级的智能充电
器。在此基础上，OPPO深度研发了智能全端式五级防护技术。
2. VOOC闪充的实现原理
上面提到了缩短充电时间的三种方式，OPPO选择了第二种方式。通过提高充电电流来缩短电池的充电时
间。充电时，如果电流太大，会引起电池的发热量大幅增加。为了减小电池的发热量，OPPO将一块电池分成
了几个小块的充电单元，每个充电单元单独提供电流充电，因此实际上是通过分流充电实现大电流充电的。这
种方式在需要硬件上的支持，包括电池电芯、连接线和充电器的定制。
下面这张图对实现原理有很形象的描述：
OPPO向上游供应商定制了全套的IC器件。第一次使用MCU单片微型计算机来取代传统充电电路中的降
压电路。智能的MCU管理芯片可以自动识别当前充电设备是否支持VOOC闪充。如果支持，将会分段横流的
实现阶段性电流的输出;如果检测到不支持，会自动使用稳定充电电流实现慢速充电。
专门定制电路、电芯(8触点)、7Pin接口、数据线，配以智能MCU芯片的适配器，与手机连接后即可自动
调节电流电压，输出电流高达4.5A，充电速度足足提升4倍。Find 7轻装版标配闪充电池容量为2800毫安，官
方透露，充电5分钟就能打两小时电话，30分钟可直接飙到75%。
3. VOOC闪充的安全性和兼容性
● 安全性
VOOC闪充有五级安全保护措施，首次将充电安全指数由PPM（百万分之一）提升至航天充电安全级别
DPM（十亿分之一）。
第一级: 适配器过载保护
第二级: VOOC快速充电条件判断
第三级: 端口过载保护
第四级: 电池过载保护
第五级: 电池熔断器保护
● 兼容性
由于VOOC闪充技术是属于OPPO独家的技术，目前只有Find 7才能使用这个技术，因此没有对其他厂家的
平台进行兼容。硬件接口定制的，连接线采用7pin，不同于mico USB接口的4pin，没有遵循BC1.2的规范。
? Quick Charge 2.0
1. 什么是Quick Charge2.0？
前面已经讨论过，目前市场上主流的移动设备充电是基于USB接口的一种通用标准（BC1.2）。5V电压，
电流上限是1.8A，那么我们能得到的最大功率就是5V * 1.8A = 9W，那么9W折算到充电电流来讲，最大极限
就是2A左右。显然，对大容量电池来说，这个充电效率是不够的。因为USB连接线有阻抗的原因，充电电流
不能被设置太大，因此想提高充电功率就只能提高充电电压了。
基于以上考虑，高通推出了在Quick Charge v2.0。该方案中，可以将电源适配器提到为5V、9V、12V三
种电压，通过提高电压的方式，让电源适配器能够提供更多的电量给到移动终端。
2. Quick Charge2.0的实现方式
在Quick Charge v2.0中，电源适配器5V输出到主板，主板上的充电电路得到5V电压，会对电池进行充
电，在USB D+、D-线上，会有一个BC1.2的握手，除此之外没有更多额外的控制引脚和接口，所有的控制还
是运行在USB的D+、D-信号线上的，并且它是兼容BC1.2的。
除此之外，在BC1.2的基础上，Quick Charge v2.0的电路会再判断一次，电源是否支持Quick Charge2.0。
如果电源支持，终端再请求电源适配器提供更高的电压。这一系列的握手，都是建立在BC1.2标准基础之上
的，所以v2.0也是充分向前兼容的。在终端主板端，也提供了片上和独立的switching charger方案供OEM厂商
选择。
3. Quick Charge2.0的充电优势
4. Quick Charge2.0的安全性和兼容性
● 安全性
高通的Quick Charge 2.0充电技术，其也是需要在充电器以及手机内部芯片上面做一定的处理，才能实
现。通过芯片电路和接口保护，在安全级别上没有VOOC快速安全系数高。
● 兼容性
随着Qualcomm在市面上全面推广Quick Charge技术，未来在市面上使用Quick Charge技术的移动终端
会越来越多。支持Quick Charge v2.0的移动终端，使用普通的USB 5V电源适配器，也可以工作。支持不同
电压的v2.0的电源适配器，也可以给其他普通终端充电。采用Quick Charge技术的设备，向下的兼容性是没
有任何问题的；传统手机和电源适配器，也向下兼容Quick Charge的设备。
此外，Quick Charge2.0是兼容BC1.2规范的。