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快充会充爆电池?不如去买个彩票……

  • 2022-06-22 09:00:00
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前面我们已经说了好几次关于手机快充和电池使用的解析,但在下方的评论里,我们又看到了一些小伙伴的疑问:

“考虑过电池的感受么……”“电池该怎么办……”

好吧,那我们现在就来探讨探讨快充和手机锂电池的关系吧。

过充和过放都有害:锂电池的充电常识

在开始之前,我们先来了解一下锂电池的结构;

锂电池的结构大致可以分为:锂化合物层充当正极、聚乙烯隔离层、石墨层充当负极。电池内充有有机电解质溶液。好一些的电池还装有安全阀和PTC元件,以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

单节锂电池的通常电压为3.6V,容量根据锂电池本身的材料而定。而锂电池的充放电也是有规范的,一般锂电池的最高充电终止电压——也就是向锂电池内充电的最高电压为4.2V,不能过充。当提高过冲电压0.1v时,现有的试验验证,寿命会减少一半,再提高0.1v则变为原来的1/3。

当然现在经过材料的改进,单节锂电池的电压已经可以有所上升,达到约3.83v,此时的充电终止电压为4.4v。当初小米note出来时拿充电终止电压4.4v来说事结果被打脸,说的就是这个。不过充电限制电压一般在手机制造时进行控制,这方面只要手机的电源管理芯片不出问题,那就不会出现毛病。

平时的使用中会影响锂电池的是什么呢?那就是过度使用(过放)。

充电和放电是一对可逆的化学反应,在放电时,锂离子也不能全部移向正极,需要保留一部分,不然将会缩短电池的寿命。因此,电池需要有放电的限制电压,保护电池不至于过放。一般的过放限制电压是3V。然而即便如此,如果锂电池经常使用到电量用尽,此时的状态接近过放,长期也会对寿命产生不可逆的影响。

这就是为什么不建议手机、笔记本等锂电池用尽了再充电的道理。

高压充电真的就是高压?

我们之前曾经说到过好几个快充和混用快充接头的事情,高通quick charge快充我们也知道,快速充电时,充电电压有好几档可以选择,那么给电池充电的时候,真的就是这么高?那还不得把电池烧爆?

这里又要说明一个问题:在手机的USB接口的电压并不等于充电时给电池加的电压!

学电子的同学看到这个不知道该是亲切还是头疼,降压变换电路是现在模拟电路中很重要的一部分,具体的原理这儿不赘述,但大家可以想象成这样一个常景:

有一个仓库,外面的大型集装箱货车流在源源不断地往里送货,而这个仓库自己组织了一个庞大的小平板车车队,把所有的货物分发到接下来需要它的各个地方。

这个比喻的意思是什么呢?

就是在给电池充电的时候,根据能量守恒原理:P=U1I1=U2I2*转换率,U1I1就是高压端的输入参数,U2I2就是给电池的输入参数。因此,给电池充电的电压和电流,会经转换,转换后完全符合电池本身的规格的。这个步骤,在手机中通常由电源管理芯片来完成;

(联发科的PMIC)

而对于oppo一系列的高电流快充,它的转换已经在手机充电器内完成,所以同样不会有问题。但给电池充电有没有电流的限制呢?试验设计表明还是有的,充电电流(mA)通常在0.1~1.5倍电池容量比较合适。也即表示3000mah的电池只要充电电流不超过4.5A就是正常的。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,这样子的充电时间约2小时——是不是和你现在所想到的充电时间很接近?况且由于电源管理芯片的作用,还可以在充电的过程中动态调节电流,保证快充的电流不会高于限定值。

所以——安心的用你的快充,你的电池有很多人替你看着呢。

温度会有什么影响?

电子类的东西,通常都建议是温度低一些好,太高的温度对于电子类产品会有损伤,那锂电池呢?

先来看个实物图:

这里标出了标识的温度,-10度-60度。

这也是锂电池比较合适的工作温度。目前锂电池的工作温度和锂电池本身寿命的数学推导公式还没有具体得出,但验证表明锂电池对0-40℃这个温度区间内寿命最高。

低温使用自不必说,在冬天室外才可能发生。那么,充电的时候会发热到超过建议的温度范围么?

首先,上面的那个公式中,电源管理芯片的转换率通常在90%以上,因此转换途中的废热相当小,不会对电池本身产生问题。其次,充电过程本身,大部分能量会转换成电能,这个过程我们假定能量转换率为80%(这已经不算高了),按照4.2v 1500Ma的充电指标,废热功率为1.26w,升温作用很小,并且这个只在充电的开始阶段出现。

在充电管理芯片的监控下,手机是很难出现超过50度以上的高温的。其实,当温度超过50度的时候,实际上你的手都已经没法触碰手机了——但正常情况下这种状况不会发生。

那么,快充既然没什么问题,我们该怎么样好好使用锂电池?

以下几点供大家使用时参考,虽然有好几条我们已经是在前几篇中反复念叨了:

不把电池用到空了再充电,充电时,如果可能的话,保持在90%左右的最大电量不充满使用可能更好。

极低温度下使用注意保温,高温下远离热源使用。

长期不用时,把电池的电量维持在一半左右保存。并且保持在0-40度之间的恒温进行保存。

部分内容来源于网络。

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