隨著智能手機屏幕越來越大,功能越來越多,耗電量也在增加。很多人習慣隨身帶著一個移動電源,也就是充電寶,以保持手機有電的狀態(tài)。
移動電源的出現(xiàn),讓我們能隨時隨地更便捷的使用手機,但不可否認,近年來發(fā)生的移動電源突然冒煙或發(fā)生爆炸的事件,并不少見。至于容量虛標,產(chǎn)品標識不全等問題,更是屢見不鮮。在目前市場魚龍混雜、缺少國家標準的情況下,不合格的移動電源,其實是個有著潛在危險的“小炸彈”。
現(xiàn)在,國內(nèi)第一個移動電源國家強制標準終于正式出臺了,并將從2015年8月1日起開始實施。根據(jù)中國國家標準化管理委員會官網(wǎng)資料,這個標準號是GB 31241-2014,全名《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》。
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關(guān)于移動電源國標,大家都誤會了
2014年12月5日,我國首部鋰離子電池強制標準《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》正式發(fā)布,標準號為GB 31241-2014。由于該標準適用于移動電源內(nèi)部的鋰離子電池元件,因此被各大媒體報道為“首個移動電源國標”。可惜在大家興高采烈之時,工信部澄清 “移動電源國標”實屬誤讀。
據(jù)記者采訪報道,工信部鋰離子電池安全標準特別工作組秘書、中國電子技術(shù)標準化研究院安全實驗室副主任何鵬林澄清說:“GB 31241-2014是鋰離子電池安全標準,不是移動電源標準,不可以看成移動電源標準?!?。何鵬林解析移動電源屬于有獨立功能、可以單獨銷售和使用的產(chǎn)品,屬于一種整機設(shè)備;而鋰電池只是整機設(shè)備的一個部件或者元件。實際上《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》屬于元器件標準,而非移動電源整機標準。
移動電源國標何時來?
近年來移動電源安全事故不斷,黑心廠商的違法行為固然可惡,但相關(guān)的國家標準長期缺失可以說縱容了產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊的亂象。行業(yè)內(nèi)外一再千呼萬喚,迫切期待出臺統(tǒng)一移動電源的國家標準,這也是導致業(yè)界這次對GB 31241-2014誤讀的原因之一。那么,真正的移動電源國標何時才能到來?
從中國電子技術(shù)標準化研究院獲悉,移動電源國家標準《信息技術(shù)便攜式數(shù)字設(shè)備用移動電源通用規(guī)范》已經(jīng)由國家標準委下達制定計劃,由中國電子技術(shù)標準化研究院牽頭組織起草,這意味著我國正式開啟了移動電源國家標準制定程序。
綜上所述,早前公布的《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》(GB 31241-2014)實為元器件標準,并非移動電源整機國標,不過鋰離子電池是移動電源(屬于整機設(shè)備)的安全關(guān)鍵件,因此GB 31241在今年8月1日實施之后,移動電源用的鋰離子電池也應滿足GB 31241的要求,鋰電池的質(zhì)量和安全性將會得到規(guī)范提升。然而真正的移動電源國標,目前尚在起草階段,故還需千呼萬喚多一段時日。
隨著移動電源安全事故的頻繁出現(xiàn),針對該行業(yè)的安全漏洞也引起了越來越多的重視。12月17日,江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了2014年移動電源產(chǎn)品風險監(jiān)測質(zhì)量分析報告,結(jié)果表明,抽檢的60批次移動電源無一符合檢驗標準。
負責本次抽檢的蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所電學室主任高級工程師段勇介紹,本次風險監(jiān)測依據(jù)CIAPS0001-2014《USB接口類移動電源》標準和國家質(zhì)檢總局抽查方案。產(chǎn)品主要問題表現(xiàn)在:外殼不防火仍然是重大安全隱患;此外,影響產(chǎn)品性能的問題較多,主要是產(chǎn)品性能的關(guān)鍵參數(shù)額定容量和轉(zhuǎn)換效率符合率極低。
外殼不防火或致爆炸 安全隱患大
作為一種以化學電池為主要構(gòu)件的產(chǎn)品,移動電源如果使用不當或正常使用情況下產(chǎn)品保護機制設(shè)計不合理,將有可能引發(fā)起火、爆炸等安全事故。
段勇介紹,由于移動電源的結(jié)構(gòu)中沒有專門的散熱通道,然而鋰電池在充放電過程中會發(fā)熱,導致內(nèi)部溫度升高,是誘發(fā)鋰電池起火、爆炸的因素之一。
“標準要求,移動電源的外殼需要具備防火能力。檢測中,27批次樣品外殼點燃后不會熄滅,沒有阻燃功能,這說明大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對于移動電源外殼必須是防火的,沒有概念?!倍斡抡f。【詳情】
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今年雙十一的前一周,雷軍在微博上公布新版小米移動電源的上市消息:16000mAh,定價 129元,雙十一天貓首發(fā),特價99元。較以往的10400mAh移動電源限量發(fā)布,這次備足了10萬臺貨源公開搶購,但不到10小時已經(jīng)銷售一空,次日就恢復回了原價。作為小米推出的首款大容量移動電源,16000mAh新品的做工和性能表現(xiàn)如何呢,我們從小米天貓店自購了一臺,通過做工分析和充放電測試,為大家揭開更多面紗。
一、外觀賞析
小米16000mAh比10400mAh容量增加5600mAh;長度方面16000mAh、10400mAh分別為145mm、90.5mm,新款增加了 54.5mm,但寬度變窄握感更佳;重量上,小米16000mAh為350g,10400mAh為250g,僅增加了100g,小米16000mAh的重量相當于一聽330ml的可樂。
工業(yè)設(shè)計方面,小米16000mAh的充放電接口、電量指示燈和按鍵的布局,延續(xù)了小米10400mAh的家族style。輸入上16000mAh跟 10400mAh保持一致,都還是5V 2A,小米官方給出的充電時間參考:使用 5V/2A 充電器,標配 cable,需9小時;使用5V/1A充電器,標配 cable,需14.5小時。通過與小米4原裝充電器(MDY-03-EB)的實際搭配測試,16000mAh不支持QuickCharge 2.0極速充電?!?a target="_blank">詳情】
移動電源是一種采用可充電電池作為儲電單元,通過升壓或者降壓的方式輸出能量,可以通過用電器直流電源輸入接口直接對用電器供電或者充電,以達到為便攜式電子產(chǎn)品續(xù)航的目的。移動電源的基本構(gòu)成一般由可充電電池、升壓或降壓電路、充電管理電路、電池保護電路、控制電路等組成,基本架構(gòu)示意圖如圖 1所示。

從移動電源的基本構(gòu)架上看,可以把移動電源的結(jié)構(gòu)簡化為電池和電路保護板。電池的材料、體積、容量等都直接影響移動電源的質(zhì)量。目前手機等隨身攜帶的電子產(chǎn)品移動電源的電芯多為聚合物電池。新一代的聚合物電池的聚合物化程度很高,所以可做到面積任意化和形狀任意化、薄形化。而且.聚合物電池的單位能量比一般鋰電池的單位能量提高了50%.其容量、安全性、充放電特性、工作環(huán)境、使用壽命以及環(huán)保性能等方面都較一般鋰電池有大幅度的改善。電路保護板是移動電源的主要電路設(shè)計.對移動電源的性能及安全性的影響很大。該電路板主要功能是實現(xiàn)對電池的充電、放電管理,以及對電池的保護。如果失去了對電池的保護,移動電源將成為隨時會燃爆的手雷。移動電源使用的電池電壓一般都在2.7~4.2 V,電壓隨著電量的下降而下降,而2.7~4.2 V的電壓是不能直接給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電或供電的,所以移動電源要向外輸出電能必須有升壓控制電路。由于采用聚合物電池作為移動電源的初始儲能,當儲能用完,就要補充,因此聚合物鋰電池必須有充電控制電路?!?a href="http://www.brongaenegriffin.com/dianlutu/dianyuandianlu/20150716376802.html" target="_blank">詳情】
2014年5月“中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會”正式發(fā)布并實施《USB接口類移動電源標準》,標志了移動電源行業(yè)從以往無序狀態(tài)進入了產(chǎn)業(yè)界誠信自律、規(guī)范經(jīng)營的階段。
行業(yè)標準已經(jīng)出來,但隨之衍生的問題也出來了。除了移動電源廠家必須有的社會責任心外,要在目前競爭激烈的商業(yè)環(huán)境下保持一定利潤,廠家們能否做出符合標準的移動電源產(chǎn)品呢?
其實在價格競爭激烈的移動電源行業(yè)里,產(chǎn)品功能是相當繁多的,如各種安全保護、快速充電、轉(zhuǎn)換效率高、同步大電流的充放電、五花八門的電量顯示方式、精準的電量計量、高精度的充放電、智能充電、可擴展性等,這使得傳統(tǒng)的模擬電源電路設(shè)計方式已經(jīng)完全無法滿足設(shè)計人員的需求,工程師們需要全新的芯片解決方案才能在有限成本里設(shè)計完成符合標準的產(chǎn)品。易能微電子在全球第一次實現(xiàn)了寫軟件的電源芯片,外圍無需MCU,可以在3天內(nèi)為客戶設(shè)計出滿足任意要求的移動電源芯片和電路板,為工程師們提供全新的方案設(shè)計利器。
不可否認,在以MCU工程師占技術(shù)主力的環(huán)境下,軟件多合一方案是當前移動電源設(shè)計技術(shù)的主流。不過連一些世界頂級MCU廠商也承認,用8位MCU設(shè)計的PWM驅(qū)動能力有效,無法驅(qū)動MOS輸出2.5A以上大電流。

表1:易能方案與業(yè)界主流技術(shù)方案的對照表
實踐是檢驗真理的唯一標準,業(yè)界主要評測機構(gòu)的大量實測數(shù)據(jù)表明,易能方案的所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)超過《USB接口類移動電源標準》里在電性能方面所提出的標準,遠遠領(lǐng)先于其他方案,樹立了移動電源行業(yè)的最高標準(參見表一)。

表2 《USB接口類移動電源標準》電性能測試標準的數(shù)據(jù)比較結(jié)果
易能推出的單芯片移動電源SOC芯片:EDP2339(內(nèi)置MOS管、2A充2A放),實測移動電源2A放電效率可達93%,而芯片溫度也只有70℃。 EDP2339是業(yè)界效率最高的內(nèi)置MOS單芯片移動電源IC,外圍無需MCU或MOS管,可以為客戶提供3天快速設(shè)計服務?!?a href="http://www.brongaenegriffin.com/dianyuan/366584.html" target="_blank">詳情】
近年來,由于便攜式產(chǎn)品的普及化,如智能手機、平板電腦、筆記本電腦、MP3隨身聽等,幾乎人人都使用這些便攜式產(chǎn)品,但是當你出門在外正在使用智能手機打電話或使用平板電腦看影片時,電池突然沒電了,常常讓人覺得非常無奈。為避免外出時遇上智能手機或平板電腦沒電的窘?jīng)r,對于這些便攜式產(chǎn)品來說,移動電源(Power Bank)幾乎成為必備的配件。同時,隨著鋰離子電池相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,使得移動電源的電池容量愈來愈大但體積卻不增反減,大大提升了移動電源攜帶的便利性。
目前,移動電源本身除了追求愈來愈大的電池容量與僅可能輕薄小巧的外型外,其充電所需的時間長短與可釋放出來的總電量多寡也為消費者選購時關(guān)心的重點。因此,如何設(shè)計充電時間短、轉(zhuǎn)換效率高的移動電源電路,亦為移動電源產(chǎn)品設(shè)計上的重要課題。有鑒于此,本文將說明如何實現(xiàn)一體積小、效率高的移動電源電路。

圖1 Charger IC + Boost IC 方案。

圖2 MCU + Charger IC + Boost IC 方案。

圖3 MCU + Combo IC 方案。
電路方案
目前移動電源的電路方案大致上可分為三種,第一種方案是Charger IC + Boost IC,此種方案利用Charger IC對移動電源的鋰電池充電,Boost IC對移動裝置放電,如圖1所示。第二種方案是MCU + Charger IC + Boost IC,除了第一種方案的部分外,多了MCU對鋰電池及輸入輸出電壓作偵測,此種方案目前比較常見,如圖2所示。第三種方案則是MCU + Combo IC,此種方案是將Charger IC及Boost IC整合成一顆IC,可以減少零件的數(shù)量,節(jié)省PCB空間,如圖3所示。而本文將針對目前比較常見的第二種方案做詳細介紹?!?a href="http://www.brongaenegriffin.com/dianlutu/dianyuandianlu/20150304365231.html" target="_blank">詳情】
如果說普通的DIY制作移動電源并不需要什么技術(shù)含量的話,那么這款制作,相信會顛覆你的看法,這款產(chǎn)品擁有超大的電池容量(達到 30000mAh),當然有這么大的容量,必須有相應的適用范圍才合理,所以這款產(chǎn)品上出現(xiàn)了輸出調(diào)節(jié)、強力照明、多種指示燈、電壓顯示等配置,讓其不僅 能夠適用手機、平板,更是能在適用于不同的環(huán)境。
作品說明:一個30000毫安+3X3瓦LED照明+數(shù)碼顯示電壓+5~9V可調(diào)電壓+5V 1.5A手機充電專用輸出+外接電壓顯示+四級LED電量指示的移動電源。
三塊10000mAh鋰電池并聯(lián)
之前以為用木板搭建一個盒子,后想到太麻煩要粘合什么的,所以干脆去五金店花了28塊買了條10分線槽回來做盒子,位置剛剛好!
由于有外接電壓 測量和電池電壓直接輸出功能,所以把這兩個端口連接就可以顯示電池電壓了 現(xiàn)在是4V看見那兩個USB接口用線連接了么?【詳情】
鋰電池是目前數(shù)碼領(lǐng)域使用最多的電池。其最突出的優(yōu)點是能量密度高,適用于非常注重體積、便攜的數(shù)碼產(chǎn)品。同時,相對于以往的干電池,鋰離子電池可以循環(huán)利用,在環(huán)保方面也有優(yōu)勢。鋰離子電池的正負極材料都可以吸收、釋放鋰離子。但是鋰離子在正極和負極中的化學勢能有所不同。
負極中的鋰離子化學勢能高,正極中的鋰離子化學勢能低。鋰離子放電時,負極中存儲的鋰離子釋放出來,被正極所吸收。由于負極中鋰離子的化學勢能高于正極,這部分勢能差就以電能的形式釋放出來。充電過程則是上述過程的逆轉(zhuǎn),將正極中的鋰離子釋放到負極中。由于這種鋰離子在正負極中的來回遷移,鋰離子電池又被稱為搖椅電池。
18650是目前最常見的鋰電封裝方式,無論是當下最流行的三元材料,還是國家力推的磷酸鐵鋰,以及尚未普及的鈦酸鋰,均有18650的規(guī)格。 18650型電芯,采用Cylindrical圓柱形封裝方式,這種電芯直徑18mm,長度65mm,廣泛應用于充電寶、電動車、筆記本、強光手電筒等領(lǐng)域,這類封裝的好處是規(guī)格統(tǒng)一,方便自動化、規(guī)模化生產(chǎn),具有機械強度高、耐沖擊性強、良品率高等特點;此外還有Prismatic方形軟包封裝,常見于手機和平板電腦,這類封裝最直接的好處是輕薄,體積小,便攜。
在筆記本電腦時代,18650電芯還只是數(shù)碼產(chǎn)品的幕后英雄。隨著智能手機和平板等智能設(shè)備的普及,移動電源成為了人們出行必不可少的裝備,18650也得以開始從幕后走向前臺,被大眾所熟知。那么,看似簡單的18650電芯是如何誕生?它有什么秘密呢?接下來,讓我們一起去探索它的誕生過程。近日筆者有幸進入東莞一家電芯廠拜訪學習,將從涂布、組裝、測試三方面圖文并茂,為大家介紹18650電芯的誕生過程。
電芯的生產(chǎn)過程一:涂布
進入生產(chǎn)車間之前,需要戴上口罩和鞋套,避免吸入粉塵和產(chǎn)生靜電。首先從涂布工藝了解起,這道工序中可以看到大卷的銅箔(黃色)和鋁箔(銀色)。鋁箔,是用來涂布鎳鈷錳NCM三元材料;反之,銅箔是用來涂布負極活性材料石墨;其中白色的為隔膜。全球鋰電池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、 toray、W-SCOP等廠商占據(jù),這些國外企業(yè)把持了近70%的市場份額。而中國隔膜企業(yè)所占的市場份額約30%,鋰電池隔膜自主國產(chǎn)化正在不斷突破。電芯的容量,是根據(jù)這些配方的調(diào)配比例面積得來。
一整卷涂布完成的正負極材料寬約126mm,接下來還需要裁剪成寬度約18mm的7小卷,每卷都會均勻分成若干段,每一段代表一顆電芯所需的用料。據(jù)電芯廠工程師徐工介紹,目前三元正極材料每噸售價為12萬元,每噸材料可以用于生產(chǎn)5萬只電芯;當前電芯產(chǎn)能日均50萬只,需要用到10噸三元正極材料,光這一項開支每日就需要60萬元?!?a href="http://www.brongaenegriffin.com/article/83/116/2014/20141201359856.html" target="_blank">詳情】
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