作者：UniversityofWarwick

沃里克大學的WMG研究人員發現，使用感應充電雖然非常方便，但會使手機的鋰電池有耗盡壽命的風險。

消費者和手機制造商已經提高了對這種便捷充電技術的興趣，放棄了擺弄插頭和電纜，轉而將手機直接設置在充電基座上。

充電站的標準化，以及在許多新智能手機中加入感應充電線圈，使得這項技術的采用迅速增加。2017年，15款車型宣布將控制臺納入智能手機等消費電子設備的感應充電車內，而且在更大的范圍內，許多人正在考慮將其用于電動汽車電池的充電。

感應充電使電源能夠在不使用連接線的情況下通過氣隙傳輸能量，但這種充電模式的主要問題之一是可能產生的不必要的和潛在的破壞性熱量。有幾種與任何感應充電系統相關的熱源——在充電器和正在充電的設備中。這種額外的加熱由于裝置和充電座處于緊密的物理接觸而變得更糟，在一個裝置中產生的任何熱量都可以通過簡單的熱傳導和對流轉移到另一個裝置中。

在智能手機中，電源接收線圈靠近手機的后蓋（通常是不導電的），由于包裝限制要求將手機的電池和電源電子設備放置在附近，從而限制了散熱的機會，減少了保護手機免受產生的熱量的影響。有充分的證據表明，電池在高溫下儲存時老化更快，因此暴露在高溫下會在電池的使用壽命內顯著影響電池的健康狀態（SOH）。

經驗法則（或者更確切地說，阿倫尼烏斯公式）表明，對于大多數化學反應，反應溫度每升高10°C，反應速度就會加倍。在電池中，可能發生的反應包括在電池電極上鈍化膜（一層薄的惰性涂層，使電池表面處于非活性狀態）的加速生長速度。這是通過細胞氧化還原反應發生的，這種反應不可逆地增加了細胞的內阻，最終導致性能下降和失效。通常認為，高于30℃的鋰離子電池已經處于高溫下，會使電池面臨使用壽命縮短的風險。

電池制造商發布的指導方針還規定，其產品的最高工作溫度范圍不應超過50℃——60°C范圍，以避免氣體生成和災難性故障。

這些事實使WMG的研究人員進行了實驗，比較了正常的電線充電和感應充電電池的溫升。然而，當消費者將手機放在充電基座上時，WMG對感應充電更感興趣。為了補償手機和充電器的不良校準，感應充電系統通常會增加發射機功率和/或調整其工作頻率，這會導致進一步的效率損失和增加熱量產生。

這種錯位現象很常見，因為使用手機的消費者并不總是能夠直觀或明顯地看到接收天線在手機中的實際位置。因此，WMG研究小組還測試了手機充電時發射機和接收機線圈故意錯位的情況。

所有三種充電方法（電線、對齊感應和未對齊感應）均通過同時充電和熱成像進行測試，以生成溫度圖，以幫助量化加熱效果。這些實驗的結果發表在《美國化學學會能源快報》的一篇題為“充電鋰離子電池時的溫度考慮：便攜式電子設備的感應充電模式與市電充電模式”的文章中。

本新聞稿中的圖形說明了三種充電模式，即（a）交流電源充電（電纜充電）和線圈（b）對齊和（c）未對齊時的感應充電。面板I和面板II顯示了充電模式的真實視圖，以及充電50分鐘后手機的熱圖快照。不管充電模式如何，手機的右邊緣顯示出比手機其他區域更高的溫度升高率，并且在整個充電過程中保持較高的溫度。對手機的CT掃描顯示，該熱點位于主板所在的位置。

1、對于使用傳統電源充電的手機，充電3小時內達到的最高平均溫度不超過27℃。

2、與此相反，對于通過定向感應充電的手機，溫度在30.5°C時達到峰值，但在充電后半段時間內逐漸降低。這與未對準感應充電期間觀察到的最高平均溫度類似。

3、在感應充電未對準的情況下，峰值溫度具有類似的量級（30.5°C），但該溫度很快達到，并在該水平下持續更長時間（未正確對準的充電高溫持續時間為125分鐘，而正確對準的充電高溫持續時間為55分鐘）。

同樣值得注意的是，在測試中，手機未對準（11W）時，充電座的最大輸入功率大于對準良好的手機（9.5W）。這是由于充電系統在未對準情況下增加了發射機功率，以保持設備的目標輸入功率。在未對準狀態下充電時，充電座的最高平均溫度達到35.3°C，比對準手機充電時檢測到的溫度33°C高出兩度。這是系統效率下降的癥狀，由于電力電子損耗和渦流而產生額外的熱量。

研究人員注意到，未來的感應充電在設計時可以減少這些傳輸損耗，可以通過使用超薄線圈、更高的頻率和優化的驅動電子設備來提供更加緊湊、效率更高的充電器和接收器，只需最少的變更便可以集成到移動設備或電池中。

總之，研究小組發現，感應充電雖然方便，但可能會導致手機電池的壽命縮短。對于許多用戶來說，為了方便充電，這種性能降低可能是一個可以接受的價格，但是對于那些希望從手機中延長使用壽命的用戶，仍然建議使用有線充電。