电池总要充到100%？快住手吧你

2022-04-08 22:40:48 来源：科普中国

当下的生活里，手机不仅是通讯工具，在工作、休闲、社交中也发挥着越来越重要的作用。在使用手机的过程中，最让人焦虑的就是手机的低电量提醒。

LG在2016年做了一项调查，结果显示90%的人在手机电量低于20%的时候感到“恐慌”。尽管如今各大厂商都在努力扩充手机电池的容量，但随着日常生活中手机使用的频率和强度的不断攀升，大多数人还是逐渐从一天一充变成了一天N充，甚至于不少人在出门的时候都会带上充电宝以备不时之需。

那么，我们在日常使用手机时，怎么做才能尽可能延长手机电池的寿命呢？

锂离子电池工作原理

目前市面上绝大多数手机所使用的电池都是诺奖级别的成果——锂离子电池。相比于镍氢、锌锰、蓄铅等传统电池来说，锂离子电池具有容量大、体积小、电压平台高、循环寿命长等优势，正是因为它们的这些优点，才使得手机能够做到更小巧的外形和更持久的续航。

手机中的锂离子电池正极通常使用LiCoO2（钴酸锂），NCM，NCA材料；手机中的负极材料主要有人造石墨、天然石墨、MCMB、SiO等。在充电的过程中，锂以锂离子的形式从正极中脱嵌，通过电解质移动最终嵌入到负极中，而放电的过程则正好相反。因此，充放电的过程，就是锂离子在正、负极之间不断往返嵌入/脱嵌和插入/脱插的循环，被形象地称为“摇椅电池”。

锂电池工作原理：锂离子随充放电在正负极间不断往返。|作者供图

锂离子电池寿命下降的原因

新买来的手机，一开始的续航能力都还不错，在使用一段时间之后则会变得越来越不耐用，举个例子：新手机充满电之后大概能用上36~48个小时，但是大半年以后，同样满格电只能坚持24小时甚至更短的时间。

究竟是什么原因让手机电池“折寿”了呢？主要原因有以下几点：

① 过充和过放

锂离子电池依靠锂离子在正负极之间移动来工作，因此，锂离子电池的正负极能够容纳的锂离子的数量与其容量直接相关。当对锂离子电池进行深度充放电时，其正负极材料的结构可能会出现破坏，能够容纳锂离子的空间变少，进而其容量也随之降低，也就是我们常说的电池寿命的降低。

深度充放电50次前（a）后（b）LiCoO2正极材料电镜拍摄结果

图2. 深度充放电后的LiCoO2出现了结构破坏

电池寿命通常用循环寿命来评价，即对锂离子电池进行深度充放电，其容量能够保持在80%以上的充放电循环次数。

国标GB/T18287对手机中锂离子电池循环寿命的要求为不低于300次，这是否意味着我们的手机电池在充放电300次后就会变得不耐用了呢？答案是否定的。

其一、循环寿命的测量中，电池容量的衰减是一个渐变的过程，并不是断崖式或台阶式的；其二、对锂离子电池进行的是深度充放电，而在日常使用过程中，电池管理系统有对电池的保护机制，在充满后会自动断电，在电量不足时会自动关机，能够尽可能地避免深度充放电，因此手机电池的实际寿命是高于300次的。

但我们也不能完全依赖于优秀的电池管理系统，长期让手机处于低电量或者满电量也有可能损伤电池导致其容量减少。因此给手机充电的最好方式就是浅充浅放，没电就充，充满就拔。长期不使用手机时，保持其有一半电量也能有效延长其使用寿命。

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② 过冷或过热条件下充电

锂离子电池对温度也有较高的要求，其正常工作（放电）温度范围在0°C到35°C之间。在低温条件下、电解质离子电导率下降、电荷转移阻抗增加、锂离子电池表现会变差，直观感受便是容量的降低。但这种容量的衰减是可逆的，在温度恢复到室温后，锂离子电池的表现会恢复正常。

然而如果在低温条件下给电池充电，由于负极极化可能导致其电势达到金属锂的还原电势，进而导致锂金属在负极表面沉积，这一方面会导致电池容量的减少，另一方面存在着锂枝晶生成的可能，导致电池短路进而引发危险。

在高温条件下给锂离子电池充电，也会使得锂离子正负极结构改变，从而导致电池容量不可逆的衰减。因此，尽量避免在过冷或过热条件下给手机充电，也能够有效延长其使用寿命。

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关于充电，这些说法合理吗？

① 整夜充电，对手机电池的使用寿命会有影响吗？

过充和过放会影响电池的寿命，但整夜充电并不等于过充。一方面，手机在充满电后会自动断电；另一方面，目前许多手机采用先将电池快充至80%容量，随后转换为较慢的涓流充电的充电方式。因此睡觉的时候放心地给手机充电吧，这些问题工程师在设计时都帮大家考虑过了。

② 夏季天气炎热，手机在充电的时候会出现高温情况，这是正常的，还是代表手机电池出现了问题？

电池充电伴随着化学反应、电荷转移等复杂过程，这些过程往往伴随着热量的产生，因此充电时手机发热是正常的情况。而手机出现的高温发烫现象一般是由散热不佳等原因导致，而不是电池本身出了问题，在充电时把保护套取下让手机更好的散热，也能够有效延长手机的使用寿命。

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③ 充电宝和车载充电器给手机充电，会影响手机电池的使用寿命吗？

不会。无论是用充电宝还是车载充电器，只要是使用符合国家标准的充电设备给手机充电，都不会影响手机电池的使用寿命。

④ 用充电线插在电脑上给手机充电，和插在电源插座上的充电头连接充电线给手机充电，充电的效率一样吗？

无论是用充电宝、车载充电器、电脑还是直接插在电源上充电，充电速率只与充电器和手机支持的充电功率有关系，5W的充电器（5V=1A）的充电速度就比18W的充电器（9V=2A）慢。

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⑤ 手机在充电的时候可以使用吗？之前出现过的“充电时打电话被电死”的案例，是什么原因导致的？

充电状态下的手机是可以使用。手机充电时，充电器会将220V高压交流电通过变压器转变为低压（例如常见的5V）直流来给电池供电，只有低压部分是连接到手机上的，而一般情况下人体的安全电压为36V，也就是说，在正常充电下，即使手机外壳漏电，低输出电压也不会对人体造成伤害。

至于网络上“充电时打电话被电死”的相关新闻，可以发现基本都是转载的内容，最原始的资料来源难以考证，也没有任何警方等权威机构的情况通报，难以判断相关新闻的真实性。但就使用符合国家标准的合格充电设备给手机充电的情况而言，“充电时打电话被电死”属于危言耸听了。但这也提醒我们，给手机充电时务必要使用正规厂商生产的符合相关国家标准的充电器。

此外，在使用手机的过程中不要自主拆卸电池，当电池出现鼓包等异常情况时，也要及时停止使用并向手机厂商更换，尽可能避免因电池使用不当而产生的安全事故。

作者 | 曹博维中国科学院物理研究所清洁能源实验室博士生

审核 | 李泓中国科学院物理研究所清洁能源实验室研究员

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关键词：锂离子电池手机电池使用寿命