你知道嗎，讓手機充電的正確方式

來源：ST社區(qū)

有一篇文章叫《手機充電的正確打開方式》，眾多媒體轉(zhuǎn)載，看到這個題目的時候，我捫心自問，從業(yè)十幾年，接觸手機電池、工業(yè)電池等眾多鋰電池，有正確充電方式么？好像沒有，只有合適的充電方式，歷來設(shè)計都是向?qū)嶋H使用妥協(xié)。比如現(xiàn)在的快速充電，大家都知道對電池有害，但是大家更需要用手機，所以它很合理。

為什么我會說這篇文章作者絕對不是一個電池從業(yè)者，甚至可能沒做過電池設(shè)計工作呢？首先，這個文章的出現(xiàn)，是非技術(shù)論壇先出現(xiàn)的，如果是悶sao的技術(shù)人員，是不會將這種看似專業(yè)的文章發(fā)表在非技術(shù)論壇上的，太掉價了吧，怎么也得搞幾個別人看不懂的曲線圖吧。

另外，這個文章一點原理性的東西都沒有解釋，反而給出很準確的數(shù)字，不談原理空談數(shù)字很符合現(xiàn)在謠言的規(guī)律，比如常用謠言說：某地區(qū)因為污染肺癌高發(fā)達10%，什么致病不知道，哪種肺癌不知道，但是10%的數(shù)字看著好準確。可實際上，越是科學(xué)越只能給個范圍，所以“科普文章”一旦出現(xiàn)準確數(shù)字，就要小心上當。

比如這篇文章中第三條：最好維持65%~75%之間，不知道這個數(shù)據(jù)是怎么來的，但是對于電池來說，這個范圍可能就是3.78V~3.9V之間，依靠人或者充電器來控制？對不起，0.12V的差異不好做，這個數(shù)字可能就是拍腦袋拍出來的。

一、鋰電池的工作電壓范圍

手機上常用鋰離子聚合物電池，是正負極加中間隔膜卷起來的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部灌有電解液，通過電化學(xué)方法實現(xiàn)充放電，具體方程式我不專業(yè)，就不獻丑了。電池中存儲的是電量，但是我們計算的時候卻測試的是電壓，因為我們沒有辦法準確統(tǒng)計到底多少電子流入流出，而鋰電池在恒流放電過程中，大部分時間電壓都是線性的，比如我剛剛測試的一個放電曲線，放電電流100mA持續(xù)4天，3450mAh的松下18650電池（要有數(shù)據(jù)支持，一定要有幾個別人看不懂的曲線圖）：

所以實際設(shè)計中是用電壓來粗略的標示電量，而手機為了更直觀，將檢測到的電壓分為不同的百分比來操作，但是哪是0%哪是100%，各家定義不一樣。比如，蘋果1剛出來的時候，大家說諾基亞最后一格電更耐用，蘋果的最后一格電就要趕緊充電了，實際上就是兩種機子定義的0%位置不同造成的。手機可能在3V會進入保護；而動力電池，比如滑板車之類的，可能會放到2.8V、2.5V進入保護或者直接就沒有低電保護（比如無人機，由于瞬間電流非常大，所以往往沒有保護板）。不同產(chǎn)品對于最高、最低的保護電壓定義不同，工作電流不同，那么對于電池的損傷也就不同，手機一般可支持1000充電循環(huán)，無人機就只支持100充電循環(huán)，而且，保護電壓要比電芯的極限電壓還要收緊一些，以保護電芯。所以不談電壓電量只談百分比，不談使用只談保護，這是磚家。

例如我本次使用的18650 松下電芯，極限電壓是2.5~4.4V，但我的設(shè)備工作范圍被限制到3.4~4.2V，比保護電壓范圍小。這種情況下，就算是“充滿電”4.2V也沒有到達損傷電池的極限，對壽命幾乎沒影響。

二、鋰電池充電電流能力

電池有一個參數(shù)叫“C”，C的意思是1倍的電池容量，也就是持續(xù)工作1小時的最大電流，比如3000mAh的電池就是可以3000mA（3A）工作1小時。這是一種簡單計算電池工作時間的方法，也是電池工作電流的重要標志。例如手機電池，一般允許1C充電，3C放電（通常放電電流比充電電流要大）；動力電池可能會做到3C充電、10C放電，甚至會有25C等更高的放電電流。

對于手機電池來說，1C充電就是大約3A的電流（約12W），這是手機電池能允許的最大電流值，而目前我們最常用的充電器是1A，遠小于最大電流限值，所以可以認為是非常安全的，對壽命幾乎沒有影響，當然，如果不追求時間，充電電流越小越好，只要耐得住寂寞。

通常估算電子產(chǎn)品的壽命就是溫升10℃壽命減少一半，而電池充放電時候電流越大，發(fā)熱也就越大，會導(dǎo)致壽命縮短?，F(xiàn)在手機的高速充電，實際上是加速了電池的損傷，建議大家不是急需的情況下充電電流越小越好。而且，盡量充電的時候不要做大功率的操作，比如打游戲，會導(dǎo)致手機發(fā)熱迅速增加，不光是電池，整機所有零件壽命均大大減少，只是電池影響會表現(xiàn)得更加明顯。但這種衰減是溫度引起的，不是充電。

三、手機充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

那么實際充電過程中電池電壓是怎么變化的，充電到底有沒有害，需要大家了解一下手機充電的結(jié)構(gòu)，以及各部分的保護能力。正常手機充電的部分是可以分為四層，結(jié)構(gòu)如下：

充電器

手機充電管理電路+放電電路

電池內(nèi)置保護板

電芯

1、充電器多數(shù)設(shè)計是恒壓供電，5V/1A比較通用，輸出恒壓5V，輸出電流最大1A。

由于是初級220V，次級5V，有可能直接接觸人體，所以對于耐壓、漏電流等都有嚴格地要求。充電器不一定要進口的或者原裝的，一定要是正規(guī)的，就算是二手貨或者舊貨，品牌的充電器也比山寨的要好，一般情況下一個滿足安全要求的5V/1A充電器出廠價最少就在10元左右，如果售價接近甚至更少，那就基本不用考慮了。品牌的充電器要經(jīng)過認證，所以用料比較好，安全性有保障，對于過流、過壓、欠壓、輸出短路等都有很好的保證，即便去舔DC接口都不會有問題。但是山寨電源虛標嚴重，而且安全性也差得多，能把手機充爆甚至電死人的，基本就可以認定是充電器有假。

現(xiàn)有的品牌電源中控制IC都會有關(guān)斷功能，也就是充滿電以后因為充電電流過小，就會把電路切斷，所以，插著一夜的充電器早晨摸是冷的，因為早就關(guān)斷了。手機也就不會一晚上一直充電，壽命不受影響。但是對于充電器，初級線圈是一直接著220V的，即便是關(guān)斷情況，初級也是待機工作狀態(tài)，時間長會老化，減少壽命，所以最好是充滿電以后給充電器斷電，這不是為了保護手機，是為了保護充電器。

也正因為如此，所有建議手機一開始使用的時候充電12小時以上的文章，大家都可以忽略了，因為充電器根本就不會持續(xù)供電那么久，下文的充電模塊也會主動關(guān)斷充電電流，即便插著充電線，都已經(jīng)是無用功了。

2、手機內(nèi)置的充電模塊充電曲線基本都是控制電流，大體分為四個階段：涓流、恒流、恒壓、截止。

一開始充電時候為了使電池順利進入充電狀態(tài)，大約100mA進行充電狀態(tài)的激活（不是新電池的激活，鋰離子電池首次使用不用激活），然后幾分鐘后進入恒流充電狀態(tài)，基本上維持1A的充電電流（以5V/1A為例），這時候電池電壓會接近于線性的上升，直到大約4.1V~4.15V左右，電池接近滿電，開始進入恒壓充電狀態(tài)，電流接近線性的下降，電壓會稍微有點上升至4.2V左右基本不變。此時手機可能顯示已經(jīng)是100%狀態(tài)，因為這個信號是充電管理IC給MCU的一個“CHG”充電狀態(tài)的信號，表示已經(jīng)滿電，但是實際上，不好意思，充電管理IC仍然在偷偷的給電池充電！

因為這時候的電壓是虛電，此時拔電電壓會下降一些，就像是人吃飯剛剛有飽意，可以不吃，但是要吃還能吃不少。這個狀態(tài)可能會維持半個小時甚至更多，如果不拔電，那么電流會持續(xù)降低到100mA以下，充電管理IC才會真正關(guān)斷電流，即截止。所以，看到的100%并不是真正的滿電，對于電池保護也就沒啥意義。

由于手機內(nèi)部有充電電路，所以充電器才可以隨意使用，無論是1A/2A還是電腦USB的500mA都可以正常充電。而且，正因為充電管理IC的存在，才保證充電時電池不會出現(xiàn)過壓、過流問題，電池才安全可控，也正因為它的存在，電池的壽命才能夠得到保障。

放電并沒有特殊的保護IC，而是MCU不斷檢測電池電壓，一般低到設(shè)定值，就會亮紅燈，提醒要去充電，而到了3V可能就直接關(guān)機了。正常使用是不會放電到電池的極限電壓，即“放死”。所以大家不用糾結(jié)自動關(guān)機以后電池是不是有影響，正常使用偶爾幾次完全沒問題。

3、電池保護板是和電芯封裝在一起的，?？吹降氖謾C電池是一整塊，但是內(nèi)部都會有一塊保護電路在里面，這個電路的作用是保護電池的極限狀態(tài)，一般是最高4.28V，最低2.8/2.5V，電流2A/5A/10A等，視電芯參數(shù)和設(shè)計而定。

有的人測試后會奇怪，說電池保護到2.8~2.5V這時候不是電池會放死么，為什么不設(shè)置到3V，因為3V的保護是第二層手機放電過程中由MCU程序設(shè)定的，電池保護板是在第二層保護基礎(chǔ)上附加的保護。有的系統(tǒng)設(shè)計是3.4V關(guān)機了，電池保護板就可以設(shè)置到3V關(guān)斷；如果設(shè)計是3V關(guān)機，電池保護板就要設(shè)置到2.8V甚至更低關(guān)斷。這個參數(shù)并不是固定的。而電芯的極限電壓更低，例如松下18650工業(yè)級是在2.5V，比一般的鋰電池都要低一些，官方的說法是在3.4~2.5V之間大約還有30~40%的電量可以使用。

一般充電都是最高4.2V，這點比較一致，所以電池保護板一般過充保護在4.2~4.4V之間（例如本文第一個表格中松下電芯保護板的過充保護電壓設(shè)計）。一旦充電管理IC誤動作導(dǎo)致電壓過高還繼續(xù)充電，鋰電池保護板就會切斷充電電流，防止過充，所以，實際使用中不用擔心持續(xù)充電把電池充爆的情形。

過流保護是防止放電的時候電流過大損壞電芯，所以根據(jù)實際需要來調(diào)整，電流小保護電流也就小，電流大就要改大，、保護板散熱就要設(shè)計的有足夠余量。

由于前面有多級的保護，所以手機上很難出現(xiàn)電池保護板起作用的極端情況。

4、電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在對于過壓、過流有物理上的保護，有泄壓閥、離子膜等高科技的結(jié)構(gòu)，當內(nèi)部出現(xiàn)損傷的時候會出現(xiàn)膨脹、漏液等，這時候電池是真的受損了，不能繼續(xù)使用。
裸電芯對于靜電也是比較敏感的，電壓稍高就會可能造成暗傷，不過放心的是，由于電芯在層層保護之下，實際使用不會受到靜電損傷。

如前文所述，電芯對溫度也比較敏感，所有的充電循環(huán)壽命都是基于25℃使用時測試的，如果溫度超了，大家可以自己估算一下還剩下多少充電循環(huán)。

前兩年手機App會有一些電池醫(yī)生，聲稱可以涓流充電維護電池壽命，脈沖充電重新激活電池，這里可以負責的告訴大家，這些都是錯覺！App運行在MCU中，根本沒辦法管理到充電IC，這兩個基本是獨立的，所以不存在App能控制涓流充電的能力，硬件上沒設(shè)計的功能，軟件再花哨也不能編出來。

四、綜上所述：

手機發(fā)展到現(xiàn)在，鋰電池使用已經(jīng)非常完善。無論是充電池的高壓隔離、恒壓、欠壓等保護措施，還是手機內(nèi)部的充電電流、電壓的管控，層層保護之下都已經(jīng)將電池使用的范圍設(shè)定在安全工作范圍內(nèi)，這個范圍是經(jīng)過眾多廠家的實驗和驗證，在這個范圍內(nèi)可以隨便使用，隨意充電。雖然說隨手充電對電池的確更好，但是影響沒有想象中的大。

一個最直接的證據(jù)就是如果滿充滿放對于手機電池損傷很大，手機使用說明書中必然會有這一條的警告，但是大家翻一翻自己的說明書，可以看到有避免潮濕、過熱等警告，但是就是看不到電量要注意的問題，也就證明手機廠家認為這樣的操作危害不大。

現(xiàn)實使用，大家覺得手機耗電突然很快，往往不是電池的問題，而是系統(tǒng)、APP、溫度等造成的影響，還有像我前面說的一邊充電一邊打游戲，手機都燙手了，對電池壽命影響很大。所以大家更應(yīng)該關(guān)注的是良好使用習慣，而不僅僅是充電問題。

最后再說一句：一定要用品牌充電器！前面所講的所有的保護都建立在充電器是好的情況下，如果充電器質(zhì)量差，那么首先會損傷手機內(nèi)充電保護電路，進而損傷電池，極端情況下，初次級之間擊穿了，人還會有性命危險！

審核編輯 黃昊宇