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现在的冬天手机怎么那么冷(深度解读寒冬来袭)

现在的冬天手机怎么那么冷(深度解读寒冬来袭)一般把电压比较平稳的那一段称为“放电平台”,对应的用电器设计电压也会根据放电平台的电压来设计。比如标称电压为4.2V左右的锂离子电池的放电至3.3V开始电压突降,那么对应的手机往往就得在3.3V以上供电电压下才能正常开机。首先来看一下一般电池的放电特性:如上图所示,多数电池随着放电进行,电压先缓慢下降,超过某一放电程度后,电压会突降。2. 电池的放电特性我们再单独的从电池方面了解一下。(不是技术控的这点可以略过了)。不考虑手机自身是否存在低温保护功能,单就电池性能而言,温度过低确实会导致电池放电困难,从而导致手机关机。

现在的冬天手机怎么那么冷(深度解读寒冬来袭)(1)

前段时间,全国各地气温骤降,连南方都见到了难得一见的下雪天气,不少北方的朋友也都反馈说iPhone在室外被“冻僵”自动关机。肯定会用很多手机用户有一个疑问,低温环境,会对手机造成损害吗?笔者查阅了网上的很多资料和信息,今天,就给大家总结了一份非常全面的科普解读文章和低温时手机的使用注意事项。

1.iPhone为何会被“冻僵”?

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首先就是要解释一下,iPhone在低温环境下,为何会被“冻僵”的问题。主要因为iPhone中使用的是锂离子电池,而从苹果官方给出的说明来看,它的理想工作环境温度为0℃~35℃。在这一温度范围,锂电池的活性保持比较稳定,可以为手机的正常工作提供电量。

但锂电池的活性会随着使用环境温度的降低而相应降低,所以将iPhone置于0度以下的低温环境中使用,它的锂电池就会出现电池性能降低的情况。如果还是长时间在这种环境下使用iPhone,那么iPhone就极有可能出现被“冻僵”自动关机并无法开机、使用的情况。

2. 电池的放电特性

我们再单独的从电池方面了解一下。(不是技术控的这点可以略过了)。

不考虑手机自身是否存在低温保护功能,单就电池性能而言,温度过低确实会导致电池放电困难,从而导致手机关机。

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首先来看一下一般电池的放电特性:如上图所示,多数电池随着放电进行,电压先缓慢下降,超过某一放电程度后,电压会突降。

一般把电压比较平稳的那一段称为“放电平台”,对应的用电器设计电压也会根据放电平台的电压来设计。比如标称电压为4.2V左右的锂离子电池的放电至3.3V开始电压突降,那么对应的手机往往就得在3.3V以上供电电压下才能正常开机。

3.低温时的电池表现

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包括锂电池在内,所有的化学电池都是利用电化学反应提供电能。其输出电压会符合能斯特方程,根据这个方程可以推得——温度越低电池电压越低。

推导过程如下:

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能斯特方程

其中:任一电池中的电化学反应都可以写成aA bB==cC dD的形式。

方程中,E表示某温度下实际电压,E*表示这个电池标准状况下的电压,R n F均为正常数,T为热力学温度(单位:K,数值恒为正)。

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整个这一块称为这个电池反应的浓度幂,一般记为Q。只要电池处于放电状态,就说明这个反应还在向右进行,那么Q<1。

所以lnQ<0

-RTlnQ/nF>0

所以T越小,-RTlnQ/nF越小,则E*-RTlnQ/nF越小,也就是E在低温时比正常温度要小。

此外,低温下电池电解液黏度增大也会阻碍载流离子迁移,这会导致电池内阻变大、路端电压降低。

综合以上原因,不同温度下电池放电曲线会下面这样:

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贴图所示是索尼某型号聚合物锂离子电池的温度特性, deg.c就是摄氏度的意思。

4.低温对电池有无伤害?

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相信大家比较关心这个问题。

就电池反应本身而言,它只随温度降低而电压下降,只要温度回升电压就会恢复,这种类型的影响是可逆的。

但是,在更低的温度下,电池中的电解液有可能析出晶体,这些晶体析出后不一定能在回暖后完全溶解回去(充放电次数过多导致的电池容量下降也和晶体析出有关)。“更极端的情况”可能导致电池永久恶化。

当然,锂电池根据电极材料和电解液成分划分有很多种型号,每种型号的抗低温能力不一定相同,设计工作温度也会受设备中电池保温/散热性能影响。比如前面已经提到,苹果手机等设备官方推荐使用温度在0~35℃,而MacBook则为10~35℃。据笔者了解,还有其他很多厂商的手机推荐工作温度则更宽泛一些,这些都可能和他们使用的电池型号不同有关。对于大多数的Android手机来讲,,大多正常工作温度都在-10~50摄氏度。一般的智能手机,一旦温度降到零下10度,手机的屏幕就开始变暗,进入低电量状态;到了-20度几乎都不能开机了,-30度屏幕和电池都会不可用,更别说更低的温度了。不过,一般在国内-30度已经是非常低的问题了。

5.低温中如何保护手机电池

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核心还是尽量维持电池温度在工作温度范围内。

要解决根本问题还是长时间把手机窝在温暖的口袋里。有人问过加棉或者绒的保暖套管不管用——这些保暖装备的根本原理都只是尽量隔热,减缓手机温度降低,最终还是能降到自动关机的程度。如果你大冷天地长期拿出手机玩ingress之类,用保温套不见得过半小时还管用。

6.低温环境对其他方面的影响

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屏幕(液晶屏)

虽然说正常温度在-20~70摄氏度之间,但是一旦温度降低到零度以下,液晶屏工作从亮度和相应时间都会受到很大的影响。

芯片和电子元器件

商业级别的芯片和电子元器件工作温度是在0~70摄氏度,超过了这个温度性能就会变差甚至不工作。

7.低温环境使用手机建议

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当然了,手机“冻僵”的情况并不只是iPhone手机才会出现,只要你的手机配备的是锂离子电池的话,在上述寒冷的环境下较长时间使用手机都极有可能出现“假死”的情况,尤其是北方的手机用户更要多加留意。

在低温环境下,这里建议你尽可能少地使用手机,如果无法避免,那么就需要你缩减每次的使用时间了。使用完手机后,最好是把它放在比较贴身或者是比较温暖的地方。一旦电池温度返回正常操作范围,它的性能也会随之恢复正常。同样,如果电池温度超过临界值(通常为35℃左右),手机也会有电池过热报警,也会采取自动关机的办法使手机电池慢慢降温。

注:本文的照片均来源于网络

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