过度充电和过度放电是两个常见问题,会严重影响锂电池的使用寿命和安全性。本文探讨了这些术语的含义、它们对电池健康的影响以及如何避免它们的实用技巧。
锂电池过充
锂电池过充是指锂电池在充电过程中,充电电压超过电池的最大截止电压,通常是4.2-4.4伏特(对于手机锂离子电池)。过充会导致电池内部正极材料结构变化,形成电池的总容量损失。过充还会促使电解液分解,产生气体(如氢气、氧气等),增加电池内部压力,可能导致电池膨胀、漏液或外壳破裂。
手机长时间充电会过充吗?
和很多人预想的不同,长时间给智能手机充电不会导致过充,这主要得益于手机系统的充电保护,手机锂电池中的BMS和充电器中的快充协议。
手机系统中的充电保护
有一些智能手机,比如iPhone,在系统中提供了优化电池充电和温度管理功能,有效防止过充并延缓电池老化。
优化电池充电:以iPhone手机为例,iOS 13以及之后的版本,引入了优化电池充电”功能。这个功能通过学习用户的充电习惯,在电池充电至80%后暂停充电或者降低充电电流,直到预测到用户将要使用设备时再充至100%。
温度过高时停止充电:iPhone手机在系统中配备了温度监测功能,如果充电时手机温度过高,将会降低充电速度或暂时停止充电。
手机锂电池中的BMS
手机锂电池中内置的BMS可以监控电池的电压、温度和充电状态,确保充电过程安全,一旦电池充满,系统会自动停止充电,防止过充。
充电器中的快充协议
原装充电器,支持QC快充(Qualcomm Quick Charge)和PD(USB Power Delivery)协议,这些协议允许充电器与手机之间进行通信,根据手机的需求调整电流和电压。
手机锂电池在使用充电器充电时分为两个阶段
恒流充电(CC):当电池电量百分比较低(此时电压也会变低),以恒定电流进行充电,电压逐渐升高。
恒压充电(CV):当电池电压接近最大额定电压(如4.2伏特)时,充电器转为恒定电压充电,电流逐渐减少,直至电流降到较小值(通常是终止电流,充电结束)。
综上所述,在手机系统,锂电池和充电器的三重防护下, 手机充电时并不会过充,但还是应尽量避免长时间给手机充电,因为这会使电池产生日历老化。
如何防止手机电池过充?
如果你的手机和配件,都是原装,那么不必当心锂电池过充。但如果你更换了第三方的配件,则需要注意配件的品质。
更换锂电池:建议选择高质量手机电池。尽管价格非常便宜的伪劣电池也有BMS,但是容易在使用过程中失效,导致电池不久后就会膨胀。
第三方充电器:选择经过认证的充电器。现在很多第三方制造商生产充电器也支持QC和PD协议,使用起来和原装一样安全。
锂电池过放
锂离子电池在使用过程中会释放储存的能量,当放电电压低于制造商规定的截止电压(一般是2.5V或2.8V),就被认为是过度放电。频繁过度放电会加速电池老化,缩短电池的使用寿命,导致电池内部产生多余的气体热量和气体导致电池膨胀或漏液。
手机放电至关机,是过度放电吗?
手机电量低于0不是过度放电。电池中储存的能量通常是多于手机系统中显示的电量,也就是说,当你的手机上显示的电量为0时,锂电池中的电量可能是5%,电池电压大于最低截止电压,所以就不会发生过放。手机放电至关机,这是锂电池中的BMS在起作用,BMS在电池电量低至一定程度时自动断电,以防止电池受到损坏。
但频繁的深度放电会导致锂电池的容量逐渐减少。电池内的活性物质会在深度放电过程中不可逆地损失,导致电池容量降低,循环寿命缩短。
结论
通过了解过度充电和过度放电的概念,用户可以采取主动措施来防止这些问题。利用原装充电器和电池,利用现代设备的内置保护功能,并遵循推荐的充电习惯,可以帮助最大限度地提高电池性能和寿命。