手机如何保护电池?快充和边充边玩会损伤电池吗?看完这篇就懂了

日期: 2024-06-07 18:14:53|浏览: 80|编号: 72426

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手机如何保护电池?快充和边充边玩会损伤电池吗?看完这篇就懂了

关于手机电池,应该是现在所有手机共同的“痛点”。锂电池什么时候用最舒服?怎么使用才能保护电池?

先说说怎么保护电池吧,不废话,就两点:

扔掉所谓的“新机需要完全充​​电和放电XX小时”,这是几十年前镍镉电池的使用方式,现在已经是2020年底了。记住:锂电池最舒适的使用/存放环境是温度不太高也不太低,电量在20%以上80%以下。超过这个范围,包括温度和电池容量,都会损坏电池。

没错,将锂电池充电至 100% 实际上会损坏电池。

边充电边玩会损坏电池吗?

惯于

基尔霍夫电流定律告诉我们“如果进入节点的电流为正,而离开该节点的电流为负,则涉及该节点的所有电流的代数和为零”。

这就意味着手机电池要么处于放电状态,要么处于充电状态,不能同时处于充电和放电状态。

为什么有些设备,比如笔记本电脑,在边充电边玩游戏时,经常会持续消耗电池电量呢?那是因为此时设备电量非常大,充电器和电池处于共同供电的状态。电池此时继续放电,充电器将自己的电量全部用来给设备供电,而不会给电池充电。

但充电过程中电池温度会升高,玩游戏时SOC发热也会让电池温度更高,如果充电时SOC部分没有得到很好的冷却,从温度方面来说锂电池还是会受到损坏的。

所以最好的使用方式是:边用边充。每次需要使用手机时就拔掉电源,充满电后立即开始使用。不要让电池长时间处于电量不足的状态,也不要让电池长时间处于充满电的状态。这两种情况对电池的伤害都很大。

如果要边充电边玩,就别让SOC的发热影响电池温度了。如果使用散热装置,注意要冷却靠近SOC位置的SOC,而不是冷却电池。局部冷却电池会造成电池“一边热一边冷”的现象,这样也会损坏电池(而且SOC热了也会降低频率...)。

快速充电如何工作?它会损坏电池吗?

说到充电,首先要说一下涓流充电

一般来说,锂电池的充电方式有以下几种:

涓流充电( )→ 预充电(pre )→ 恒流充电(const )→ 恒压充电(const )→ 充电终止( )

其中涓流充电是第一步,是在电池过放(比如低于2.8V)时进行恢复性充电,防止过大的电流损坏电池。其实就是有些人说的“电池电量耗尽后,充电自动激活电池”的过程。

预充电:

当电池电压较低时(比如低于3.5V),软件控制用小电流充电,目的还是为了防止电流过大损坏电池。

恒流充电(CC):

此时所有传感器开始正常工作,可以用大电流对电池进行充电,因此会以恒定电流进行充电,使电池电压持续升高。

恒压充电(CV):

当电池电压到达满充电压(比如4.4V),但此时电池实际上并未充满电时,充电电流会逐渐减小,继续充电,而电池电压则保持在满充电压,不再升高。

充电终止:

当充电电流继续下降到截止电流时,充电正式停止。

我们一般所说的涓流充电,其实并不是这里的涓流充电(有点容易混淆),而是指最后的恒压充电过程。但为了避免混淆,本文所说的涓流充电,是指通俗意义上的涓流充电(恒压充电)。

充电有很多阶段,电池就像一个水桶,当它完全空的时候,你需要防止强大的水流损坏桶底。当水位较低时,你可以用大流量充电,而不用担心水桶被损坏。当水位达到高位时,你需要小心流量,防止水桶爆裂。所以充电过程是一个先慢后快再慢的过程。

而这个“水桶”在盛装适量的水时显然是最稳定的。

关于快速充电

快充方案主要有两种:高压快充和低压大电流

这和基本物理公式P=UI(P=功率,U=电压,I=电流)有关。要增加充电功率,要么提高电压,要么提高电流。由于锂离子电池的充电电压为5V,如果选择提高电压,需要在手机内部增加降压电路,否则发热问题会非常严重。针对这一问题,高压快充方案中一般会采用电荷泵技术来解决发热问题。

与高压快充相比,低压快充更加复杂,成本也更高。

低压快充顾名思义就是通过增加输入/输出电流来提高充电功率。大电流对USB接口和设备有一定的要求,所以需要专门增强的充电器。数据线也需要支持大电流,手机内部的充电电路模块也需要重新设计。但好处是因为电压不高,不需要额外的降压电路,发热量也会低一些。

不过如今快充很容易就做到百瓦级,电压和电流都需要提升,所以无所谓哪种方案更好。而且这么大的充电功率其实需要多电芯并联充电、更高效的散热和电路设计、内阻更小的电芯等设计。不同厂商也有一些独特的动态调整功率和电压的技术,所以没必要特别关注厂商的快充方案。

充电太快必然会增加电池损耗,其实现在厂商的大电流快充方案其实可以说是用了比较好的电芯和芯片,让电池在大电流下损耗之后还能过原有的安全要求。快充必然会损伤电池,但是电池能承受的电流也在逐渐增大,一加一减其实就是平衡。

而且充电的时候,电量到80%~90%之后就转为涓流充电,所以中间的大电流充电对电池的损耗并不大。不过最后的涓流充电阶段其实很慢,甚至需要半个小时甚至更长时间,可以说是整个充电过程中耗时最长的一个环节。

如果厂商不“砍掉涓流充电”,那么快充只会在充到80%~90%电量之前使用。其实除了数值上的差异,60W、80W、100W在涓流充电之前的充电速度也只差几分钟而已。不建议将其作为购机的重要参考数据,也没有必要跟着厂商的节奏去相互比较。其实60W和100W都够用了。

不过由于涓流充电时间太长,并不影响快充效果,如果想要好的快充效果,必须解决涓流充电的问题,也就是所谓的“断掉涓流充电”。

这样,有些厂商在电池充到80%以上时,会保留大功率充电设计,省去十几二十分钟的涓流充电过程,全程使用快充充满。这当然比其他品牌采用涓流恒压充电要快得多,但电池的损耗也增加了,需要更多的改进来弥补。

这就需要使用更高品质、能承受更大电流的电池、改进散热和充电电路设计等,让手机尽可能缩短甚至取消涓流充电过程。这样快充到100%才能保证电池的循环性能符合安全规定。虽然会有损耗,但因为电池电路更先进,所以正负损耗可以和采用涓流充电的老款相媲美(当然如果采用涓流充电,这些优质电池的循环损耗显然会比老款好)。

我们也希望,未来随着技术的进步,如果电池能够发展到使用完全快充,那么损耗就会和最后使用涓流充电充满的电池一样小,这样就不会出现“快充伤电池”的说法了。

不过,也有两种很“聪明”的方法,不需要做那么多改进就能取消涓流充电,只需要在进入涓流充电时,在系统UI上显示电池充电100%就行了,对吧?

如果在系统UI显示100%后不拔掉电源,后台其实会继续进行小电流涓流充电,直到充满电。这样就会给在显示full时拔掉电源的用户一个假象,觉得电池充满电后还需要充电几十分钟,否则就会出现“假电”。当电池未充满即将进入涓流充电时,系统UI显示100%,这样可以直接省去几十分钟的恒压充电时间。这样就相当于充到90%左右就不充电了,对电池寿命没有危害。相反,就像我们开篇提到的,浅充浅放,不充满电对电池的健康是有好处​​的。坏处就是电池永远充不满电,但是因为电池从来没有充满过,用户分辨不出来,也就注意不到“假电”了。

对于这两种方法我不做任何评论,只能说它们真的很有趣。

最后,还有一些厂商比较“不懂玩”,会很早就降低充电功率。比如在 80% 就开始降低充电功率,涓流充电阶段会继续充满,系统 UI 也不会提前显示充满。这样从 80% 到 100% 的充电速度甚至比从 0% 到 80% 的速度还要慢,所以从 0 到 100% 的充电时间会非常慢。

最理想的快充就是使用 PD 协议,获得最大程度的兼容性,这样你就可以买到任何支持 PD 的充电设备并使用,而且快充场景灵活很多。然后在发热量和速度之间取得平衡就好了。最后,我真的觉得没必要为了性能取消涓流充电,15 到 20 分钟充到 90% 再 20 分钟涓流充电到满,这没什么丢人的。90% 的时候你还能用,没必要 20 分钟就充到 100%。。。

无线充电

无线充电的原理其实很简单,电磁炉大家都用过,这里就不多说了。

显然这种充电方式会造成很大的能量损失,而损失的能量必然会转化成热能,所以无线充电的发热量要比有线充电大很多,无线充电功率提升不难,难的是控制热量。

显然,要控制发热,一方面要减少能量损耗,另一方面需要借助风扇等被动散热。而随着有线快充的发展,发热已经可以得到很好的控制,或者说即使有发热,也不会因为充电速度快而持续太久。

但无线充电速度比有线快充慢很多,因此发热时间也更长。无论主动散热还是被动散热,选择无线充电器时建议优先考虑发热控制而不是充电功率。无线充电再快,也比不上相应品牌的有线充电。

苹果

它是内置于手机的一个模块,里面包含一圈磁铁和 NFC 芯片,除了可以固定无线充电器、增加充电功率外,还能与其他支持磁性的配件进行互动。

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没错,就是新的MFi认证,它所搭载的NFC芯片其实就是为此而生的,而“Made for”的认证体系也已经准备就绪。

有了这个套装,你买的就不仅仅是一个充电器了:如果你想戴上壳子,想要通电磁吸的效果,那还需要花钱买保护套;如果你想在车上充电,还有支持车载无线充电器。

与 MFi 一样,MFM(Made for Apple)也有类似的流程,需要申请苹果账号成为会员,获得 MFM 认证,然后上架销售。目前一款保护壳所需的磁吸模块价格在 3.4 美元左右。可以预见未来将会出现大量符合 MFM 的配件,这可以帮助苹果在配件领域分得一杯羹,但与 MFI 认证一样,也保证了配件品质的下限。

它为无线充电提供了更多的“玩法”,优点很多,比如磁吸式自动对准设计,强磁力对准还能提高充电效率,减少充电损耗也就是发热,比如还可以利用磁吸力让手机吸附在充电器上。

您甚至可以在手机无线充电时玩游戏。

不过毕竟是超薄被动散热设计,所以还是会有些发热量,15W的充电速度不算很快,半小时只能充入不到40%。实际测试显示,搭配20W PD充电器时,12的表面温度较低,电量在20%以下时,功率能达到18W。常温下,功率在11-14W之间,温热时,功率变成9-10W,微热时,功率只有5-7W,充电速度不算很快。

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可以看出,苹果对于无线充电的看法是“方便、随时、长时间充电”。iOS14经过机器学习,晚上放在无线充电器上充电到80%后会暂停充电,预测到用户即将起床时才会充电到100%。这说明苹果对于无线充电的方向并不是“无线快充”。

而且因为发热问题,单独15W充电是没问题的,但是不要尝试边充电边玩游戏。

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总结

最后总结一下:浅充浅放、边用边充是保护电池最好的方法。“反直觉”的是不要长时间充满电。理论上边充电边玩不会伤电池,但如果手机发烫,还是会伤电池。快充结合现在的电路和电池,并不比以前的手机电池差,但没必要比较,不建议买100W的而不要买80W的。另外,也可以注意涓流充电(恒压充电)方式。无线充电,先看散热,别拿来玩游戏。

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