手机电池与动力电池哪个好(科普关于手机电池)
手机电池与动力电池哪个好(科普关于手机电池)更确切得说是锂离子电池,电池中是没有金属锂的,而是含锂元素的化合物,工作的过程简单看则是锂离子的运动过程。目前手机电池使用的主要为锂电池。在我们进行充电的时候,充电头将 220V 交流电转换为低压直流电,输进手机并由手机的充电电路降压给电池使用。为什么需要降压?这是因为电池是十分「娇弱」的器件,过高的电压就会造成损害引发安全隐患。
在过去的十年,我们见证了智能手机行业日新月异的高速发展,从简单的通讯工具到几乎无所不能,智能手机已经渗透到我们生活的方方面面,而随着功能的不断增多,手机的功耗也相应不断上升。
这就要求作为手机的储能工具——电池,其容量以及工作性能也要随之提高才能更好的满足日常使用。说到手机电池,你又了解多少呢?今天我们就做一些关于手机电池的小科普。
手机电池
手机电池是为手机提供电力的储能工具,mAh 是电池容量的单位,中文名称是毫安时。
在我们进行充电的时候,充电头将 220V 交流电转换为低压直流电,输进手机并由手机的充电电路降压给电池使用。
为什么需要降压?
这是因为电池是十分「娇弱」的器件,过高的电压就会造成损害引发安全隐患。
目前手机电池使用的主要为锂电池。
更确切得说是锂离子电池,电池中是没有金属锂的,而是含锂元素的化合物,工作的过程简单看则是锂离子的运动过程。
电池的分类、特性
作为制造业的一份子,电池其实也经历了随材料更新而进行的技术迭代,根据它的发展历程,我们可以大致可以分为三个阶段:
1、镍镉电池——
特点:记忆效应很严重,需用尽再充满使用,体积巨大,续航短,7.5V 高电压供电。
镍镉电池能承受 500 次以上的充电放电过程,在放电时的电压变化很小。记忆效应可以说是镍镉电池的最大弊端了,这要求它必须在用尽电量之后才能充电,否则容量就会遭到消减,同时电池中的镉是一种有毒的重金属,处理不当极易造成环境污染。
2、镍氢电池——
特点:相对前者,记忆效应减少,电池容量显著提升, 电压 1.2V,但十分环保。
镍氢电池中以能吸收氢并形成氢化物的金属代替了镉,从而消除了镍镉电池的环境污染问题。在同体积下,镍氢电池的容量比镍镉电池多得多并且没有如此明显的记忆效应。而镍氢电池最大的缺点便是自放电,意思是如果放置一段时间不使用,那么镍氢电池的电量会逐渐流失。
3、锂电池——
特点:体积更小,同体积电池容量更大,循环寿命长无记忆效应,安全性更好。
锂离子电池轻、小、薄,可以根据不同产品做成不同形状,体积比能量和质量比能量高,并且无污染,没有任何记忆效应。工作温度区间-20℃~60℃,支持快速充电,循环使用寿命长,目前手机基本上已经全面采用锂离子电池。
电池的内部结构
暴露年纪的时候到了,在十年前,我们使用的手机电池还是可拆卸的设计的,一个手机多购置几块备用电池是基本操作,在续航上有着别样的体验。
但这种方式终于还是被市场所淘汰,这其中原因,既包含技术,又关乎设计,这里也不作深究。
等到智能手机基本上采用一体化设计后,电池也成为了不可拆卸式,不支持用户自由更换。放在机身内部后也就不需要包裹的外部硬壳了,因为以往还需要考虑安全和保护作用。所以这之后的手机电池主要可以看成两部分组成:
电芯与控制 IC
电芯部分:
我们平常所说的 3000mAh、5000mAh 就是储存在电芯中。
电芯的组成有正负极、隔膜、电解液等元素,其中的主要物质为:
- 正极:活性物质一般为钴酸锂、锰酸钾、镍钴酸锂;
- 负极:活性物质为石墨或近似石墨结构的碳等;
- 隔膜:经特殊成型的高分子薄膜,有微孔结构,可以让锂离子自由通过而电子不能通过。
控制 IC:
控制 IC 芯片能够防止过充、过放和短路对电池及使用者造成危害。
它的存在使得电池在以下条件会自动断电:
- 过充保护:电池充满了就会自动停止充电;
- 过放保护:电池用到了额定电压就会自动停止放电;
- 短路保护:电池不小心短路就会自动断开连接。
同时 IC 芯片上集成高精度热敏电阻,由此不同的阻值就能对应知道电池的温度。
电池的工作过程
- 电池充电:正极材料中的锂化合物形成锂离子溶出,经过电解液运动到到负极,嵌入负极石墨层中,嵌入越多,相应电量越高;
- 电池放电:锂离子从石墨层中脱嵌,运动回正极,脱嵌的锂离子越多,相应电池放电越多。
随着充放电的进行,锂离子不断的从正极和负极中嵌入和脱出。
一些充电冷知识
1、充电的电压以及发热:
电芯工作电压在 3.0V~4.4V 之间,均压平台 3.6V-3.8V。
当进行充电行为时,电能进入手机后通过手机内的降压电路处理后,再输出 3.3~4.5V 左右的电压给电池充电。而这个电压转换压降过程,就是由手机内的充电管理 IC 模块负责。
这个电压转换压降过程会产生发热,电压差距越大产生的热量会越多。
2、充电的电流以及功率
手机充电时的电流并不是一直不变的。
优秀的充电方案应该是手机需要多大的功率,充电器就给多大的功率,而不是手机只能被动地接受充电器一成不变的功率。
当手机处于低电量的时候,手机会要求充电器火力全开,这就是所谓的充电峰值。在这个时候充电速度非常快,相应地发热量也基本上发生在这个阶段。
充电时,随着手机电量的上升,充电的功率会逐渐下降。当手机的电量充到 60%~80%的时候(具体看手机厂商的设定),充电电流会减小,以达到减少电池损耗和手机发热量等目的。
关于这些冷知识在我们的关于手机充电文章中有具体的分析,大家感兴趣可以查看。
那么现在还有一个很多用户最关心的问题:
手机电池需要保养吗?
先放答案:对于不是特别在乎手机电池老化的普通消费者而言,不需要进行刻意的保养。
目前的智能手机都会内置非常智能且成熟的电源管理。基本上消费者各种使用习惯都有针对的安全措施。
比如整夜充,在电池充满后手机会切断充电的进行,但依然插着就构成回路,在手机内置控制 IC 的作用下,仅有极细微的电流在其中流通,你所担心的电池损伤并没有想象中那么大。当然话说回来,充满之后就拔掉自然是最好的使用习惯。
又比如随充随用,完全是可以的,根本不需要等到用完才去充电。锂电池并不具备记忆效应,那都是老一代电池的使用姿势,对于锂电池来说任何时候充电都可以。
另外,手机电池能够维持相对健康程度的时间,对于大部分用户来说在一年半到两年,此时才会开始出现明显的续航下降,而在这个时间之后,厂商一般都会提供对应的电池更换方案,可能需要用户花钱,具体多少视厂商而定,一般不贵。
又或者一年多时间过去,看现在智能手机的迭代速度,很多用户或许已经有更换新机的打算了。
所以电池的经用度其实并没有那么不堪,如果非要说真正影响到电池寿命的,有两点是一定要注意:
- 使用正规合格的充电器与充电线
- 尽量不要深度放电
第一点没什么好说的,为了手机的安全,也为了你的安全。
主要讲第二点,这是确切的会影响到电池寿命的因素。
让电池保持健康的最好做法是保持电量在 20%~80%。
不要让手机电量低于 20% 再充电,过放会加速电池损耗,这也是为什么基本上到了 20% 手机就会提醒你充电了,你看,正确的使用方法手机会告诉你的。
那么,快充伤电池吗?
还是那句话,在变革技术大面积落地的时候,它的背后早已经历了无数次的测试与改进,厂商们并不傻,他们考虑的问题也远比消费者的多,因此对于快充的隐藏风险,就有了相应的应对方案。
要实现快充,那么充电电流就被提高,首先如今支持快充的电池对于大电流的耐受能力比以往要高很多,其次快充芯片也在控制电压与电流在安全的范围之内。对于电池寿命,实际上充电电压的影响更大,而这被内置芯片严格控制。
所以,快充的使用依然属于正常范围内,该充充,15 分钟充满的体验,谁能不爱。
总之就是一句话,随用随充,想充就充,不要过放,最好不过充。