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[分享] 怎样使用手机,才能延长电池待机时间和使用寿命

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2021-12-28
发表于 2019-3-22 13:42:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着科技的发展,我们已经到了一部手机走天下的时代,现在,我们可以一个月不出门,也不能一天没有手机。而玩手机最关键是既要有流量,还要有电量,新买的手机,刚开始待机时间很长,但是过段时间,以前待机时间很长的手机,就需要一天好几充了,随身不带充电器或者充电宝都会耽误事情,如果手机没电了,就和一块砖头差不多。为什么手机用一段时间会出现电池不耐用的毛病呢,往往大家会归结于电池质量差,使用时间太久了等,其实根本原因是大家在使用过程中不科学造的,而要科学延长锂电池使用寿命,就需要明白锂电池的原理。

锂离子电池相比镍镉电池(Ni/Cd)和镍氢电池(Ni/MH),具有工作电压高、高比能量、高比功率、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点。锂电池的充放电不是通过传统的方式实现电子的转移,而是通过锂离子在层状物质的晶体中的出入,发生能量交换。在正常充放电情况下,锂离子的出入一般只引起层间距的变化,而不会引起晶体结构的破坏,因此从充放电反应来讲,锂离子电池是一种理想的可逆电池。

锂离子电池充放电过程是这样的,当对电池充电时正极上有锂离子生成,生成的锂离子通过电解液迁移到负极并嵌入层状石墨材料晶格中,嵌入的越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(也就是使用过程),嵌在负极碳层晶格中的锂离子脱出,回到正极,回到正极的锂离子越多,放电容量越高,见图一。
QQ截图20190322134158.jpg
图一 锂离子电池充放电原理图

锂离子电池的关键参数是容量和充放电次数,容量决定了待机时间,是出厂时固定的,充放电次数决定了使用寿命,是我们后期使用中最容易因人为因素而改变电池能效的指标。

关于锂离子电池充放电程度和循环寿命的实验次数,数据列出如下(DOD是放电深度的英文缩写):

循环寿命(10%DOD):>1000次

循环寿命(100%DOD):>200次

从上面数据可见,可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。虽然如果折合到实际充电的相对总容量10%*1000=100,100%*200=200,后者直到报废的总放电容量更多一些,但是锂电池的寿命主要体现在充放电周期上,这个周期是一个绝对概念,不是你每次充电的次数,例如上次使用了30%电力,充满电,下次又使用了70%的电力,又充满电,这才刚好是一个充电周期,可以简单的理解为手机电量从100到0,再充满的过程。所以“即用即充,即充即用”的方法不改变电池的充放电周期。

日常生活中,很多人使用手机的过程中,有一些误区:“新电池要激活,前三次充电12小时以上”,“放光电量,训练电池能力”等等。除了这样的误区,我们在使用过程中,总是有下面这样的情况出现:经常把手机使用到低电量提醒的时候,依然爱不释手,尤其是打游戏或者追剧或者各种刷微博,刷抖音这样的APP的时候,直到最后手机自动关机,才依依不舍的把手机放下充电;有时候提示低电量了,为了不耽误玩手机,大家会边充边玩,直到最后眼睛疼了,才不得不放下手机。如果你这么做了,你就会发现,手机待机时间会明显减小,有时候出去逛一下,身上没带钱包,拿手机扫一扫,却没电了,而身上又没带充电宝或者充电器,感觉很不方便。原先可以从早晨用到晚上睡觉前才充电一日一充的手机,怎么突然就不耐用了呢,每次出门都得担心手机没电了,要么得备个充电宝,要么就得拿个充电器,烦不胜烦,直到忍无可忍的时候,再换个新手机,新手机到手,那种电量充沛的感觉就是嘚,可是如果你还是有上面的使用习惯,过不了多久,新手机又会出现电池不耐用的问题。为了不让手机变板砖,那么我们该如何科学合理使用手机呢?

基于前面关于锂电池原理的介绍,很多人根据以前镍铬或者镍氢电池的经验,认为新电池有记忆效应,要过放电,还要进行所谓的持续10几小时的“涓流”充电,便把这些所谓的常识也用在锂电池上面,殊不知锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,查阅所有技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。超常时间充电和完全用空电量会造成过度充电和过度放电,从分子层面看,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来,从而对锂电池负极造成永久性损害,因而充电最好按照标准时间充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。看到这里,很多人就会有疑问了,我每天睡觉前把手机插到充电器上,第二天早晨才拔掉,这样会不会损坏手机电池呢?其实大家是不必要担心的,我们的智能手机都有电池能源管理系统,充满电后会进行过充保护,所以即使充一夜,也不用担心手机过充的问题。经常看到有电动车充电燃烧爆炸的事件,就是没有过充保护,或者本身电池质量有问题造成的。其实充电的过程也是一个非常复杂的过程,我以小字的形式科普一下其中的一种方式,内容比较专业,有想了解的可以看一看。

锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止。

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1/10,一般为电压升到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。

一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间,用的时候就有电池充满的电是虚的感觉,电量下降的特别快。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。

术语解释:充放电电流一般用C作参照,C是对应电池容量的数值。电池容量一般用Ah、mAh表示,如电池容量1200mAh,对应的C就是1200mA。0.2C就等于240mA。

或许有人问了,既然手机电池最怕的是过充电和过放电,那么我在使用过程中,在提示低电量之前,我边玩边充总不会影响手机使用寿命吧。虽然没有科学实验数据证实这样做会损坏电池,但是实际使用感受就是,如果你这么做了,很明显,电池待机时间会急剧下降,这也是我的亲身实践。通过之前的锂离子电池充放电原理我们知道,充放电的过程就是让锂离子在正负极之前来回按一个方向移动,如果边玩边充,既有锂离子从正极奔向负极,又有锂离子从负极奔向正极,两个方向的锂离子就会产生碰撞,就好比一群人本来是沿着一个方向一起走畅通无阻,突然你把人群分成两部分两部分相向而行,难免会发生磕碰和摩擦。这就是为什么我们边玩边充的时候,感觉手机会发烫,本身发烫并不会改变电池的寿命,但是在此过程中产生的热量导致的高温状态会影响到锂电池寿命,高温可能会改变电池材料的化学性能,如果电池质量不过关,充电时的高温可能会损坏电池隔膜,发生短路爆炸。同样,低温也会降低电池材料的化学性能,之前苹果手机关机事件就是例子。

通过上面的举例和分析,我们就知道,平时“即用即充,即充即用”,在低电量提醒的时候,赶紧给手机充电,不一定非要充满,手机剩余电量为20%的时候,是充电效率最高的。充一夜也没问题,因为过充电有电源管理系统自动保护,而过放电只能靠自己,切记不要使用到自动关机后再充电,更不要经常性的边充边玩,只有科学合理的使用手机,才能让手机像新买之初一样,电量充沛,出门也不用担心手机会没电变板砖。

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