充电宝（portable charger）是现在出门尤其是出远门需要常备的随身设备，网上售卖的充电宝以2000mAh为例，价格平均都在120元以上，所以想自己DIY一个手机充电宝。

手机充电宝的构成主要是两个部分：充电电路板和充电电池，充电电路板的价格也是有高有低，即便是具备快充协议的充电电路板也有低是几元钱，或者高至几十元钱的，相比之下，充电电池决定了充电宝的容量，因此价格更高，是充电宝的主要成本。充电电路板的价格高低主要是由于充电协议的支持、电路板做工以及安全设计，便宜的甚至不到6毛钱。充电电池的选择性更多，可以选择常规的充电电池，也可以选择容量更高、内阻更低的动力电池，后者如18650电池为例，价格可以到20元左右一个。

充电宝的核心是充电协议的支持，主流的快充协议有USB PD协议和高通的QC协议，以及各个厂商自己的私有协议，比如华为的SCP协议。

USB PD协议是USB Power Delivery的缩写，是1995年在美国成立的USB-Implementers Forum（简称USB-IF）标准化组织推出的一个快充标准，其组织成员过万，耳熟能详的厂商都是它的成员，先后推出了PD1.0、PD2.0、PD3.0和PD3.1协议。

QC协议是Quick Charge的缩写，是由高通公司推出的快充协议，先后推出了QC1.0、QC2.0、QC3.0、QC4.0和QC4.0+协议，QC4.0开始兼容了PD协议，因此虽然该协议系列是由高通推出，但也可以被认为是公有快充协议。

快充协议顾名思义，其目标是能够快速充电，理论基础便是和功率或者电压、电流相关，快充协议的支持需要手机和充电器支持相同的充电协议才能够生效，比如支持PD快充协议的iPhone手机使用普通充电头充电便只能按照普通充电头的输出功率进行充电，所以选对充电头对于快速充电至关重要。

快充协议的基本原理是调节电压或电流来增加功率（P=U*I，功率=电压*电流），PD协议支持的输出方案包括5V-2A、12V-1.5A、12V-3A、12V-5A、20V-3A、20V-5A，最大功率100W，QC协议支持的输出方案包括5V-3A、9V-3A、12V-2.25A，最大功率27W，总功率越大，充电速度越快，但充电头和充电线要考虑电压和电流的承受能力（电流过高会导致充电线或充电头发热、电压过高要考虑充电头的安全），因此实际在充电中功率会根据手机的充电进度以及充电头调节，以笔者的iPhone手机为例，官方充电头的标识显示输出是5V-3A、9V-2.22A，也就是输出功率是15W和20W，如果使用20V-5A的充电头，理论上充电速度会是20W充电头的5倍。“充电5分钟，通话2小时”便是VOOC快充协议高功率输出的代表（>50W），但会对充电头和充电线有一定的要求。

充电速度不仅仅和充电功率相关，也和手机的电池容量有关，当今的手机电池容量基本都在3000mAh以上，甚至有5000mAh的电池，20000mAh的充电宝理论上支持iPhone 14 Pro手机（3200mAh）充电>6次，其单位mAh是考虑到不同的标准电压而普遍采用的容量计量单位，即标准电压下每小时可输出的电量（Ah*U）。

比如《关于民航旅客行李中携带锂电池规定的公告》中规定：

锂离子电池的额定能量值不得超过__100Wh__（瓦特小时）。超过__100Wh__但不超过__160Wh__的，经航空公司批准后可以装在手提行李中的设备上。超过__160Wh__的锂电池严禁携带。

以手机电池3.7V标准电压计算，iPhone 14 Pro手机的额定能量是3200mAh/1000*3.7V=11.84Wh，20000mAh的手机充电宝电池（以18650电池为例）输出电压（非充电宝输出电压）也是3.7V，其额定能量便是20000mAh/1000*3.7V=74Wh。两者都是可以随身携带上飞机的。

在电池的选择上，笔者从18650电池（直径18mm*高65mm，也是特斯拉汽车使用的电池）和21700电池（直径21mm*高70mm）中选择了后者（电池是以尺寸命名的），更大的尺寸意味着更多的电池容量，21700比18650电池多出47%的电池容量（21700电池容量4800mAh，18650电池容量3400mAh），且有更低的内阻（12mΩ左右）。20000mA的充电宝只需要4节21700电池，但需要6节18650电池。

选定电路板和电池之后，接下来是电池的焊接问题，充电宝的电池需要使用镍片将电池采用并联的方式焊接，焊接的方式通常采用点焊。安全起见，笔者尝试了不同的锡焊方式来焊接电池，包括：

  • 直接锡焊：无法焊接成功；
  • 刮电池阴极：无法焊接成功；
  • 刮电池阴极+洁厕灵：网传酸性物质可以作为助焊剂，但无法焊接成功（还会有刺鼻的味道）；
  • 电池助焊剂：可以焊接成功；

锡焊电池存在危险，电焊笔不能长时间在电池停留，需要手快，否则会造成电池发热，轻则影响电池性能，重则会发生电池爆炸。所以笔者最终还是接受了点焊的方式。

最终电路板+电池DIY的充电宝总成本在110元左右，其中电池成本占到72%，这也可以帮助我们在选择充电宝时根据价格判断充电宝的质量，最廉价的充电宝可以用不到20元搞定，但充电性能和安全性未知。