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为什么充满电和高温对电池不好【图解老化原理·80%充电和优化充电为何有效】
新买时轻松撑过一整天的电池,用了几年后到傍晚就让人心里没底——无论是手机还是充电宝,用久了续航变差都是无法避免的。先说结论:老化(衰减)的本质是电极上发生的微小副反应的不断累积,而加速这一过程的是「长时间停留在接近充满的状态」和「热」这2点。本文用图来追踪为什么这2点会起作用,并由此引出为什么80%上限·优化电池充电·放在阴凉处是有效的。
先说结论:由原理决定的3个答案
| 疑问 | 从原理上的回答 | 所以使用时 |
|---|---|---|
| 为什么充满电不好? | 接近充满时电池电压高,电极与电解液之间的副反应更容易进行。在100%停留的时间越长,老化累积得越多 | 打开优化电池充电·充电上限(80%等),缩短在100%停留的时间 |
| 为什么高温不好? | 化学反应温度越高进行得越快。Apple表示,超过35℃的环境温度可能造成无法恢复的损伤 | 不要在夏天的车内·阳光直射处·被褥上充电。发烫的话就取下手机壳 |
| 频繁补电不好吗? | 计算老化的单位不是「次数」,而是累计放电达到100%=1个循环。补电并不会额外增加损耗 | 可以放心补电。要避免的是在0%放置和在100%放置 |
原理①:老化的本质=电极上”副反应”的不断累积
锂离子电池是通过锂离子在正极和负极之间来回移动来充放电的(锂离子电池的原理)。此时,除了本来的来回移动之外,电极表面还会发生电解液轻微分解的”副反应”。副反应会一点点地消耗离子和电解液,并使电极表面的膜越来越厚,因此能存储的电量(最大容量)会下降,内阻会上升。这就是「用久了续航变差」「旧电池容易发热」的本质。
这种副反应并不是以固定的速度进行的,而是在2个条件下会加快——那就是接近充满的状态和高温。
原理②:接近充满=电压越高,副反应越容易进行
越接近充满,电池电压越高,电极承受的负担也越大。副反应在这种状态下更容易进行,所以对老化影响大的,与其说是「充了几次电」,不如说是「在100%附近停留了多少小时」。iPhone的「优化电池充电」会学习你的充电习惯,在80%待机,在你拔下充电器之前才充到100%,以此缩短这段停留时间(Apple官方)。
判断:
- 如果睡前插着充电一整晚,就打开优化电池充电(或充电上限)(只充到80%?)。
- 充电宝也一样,不要在100%的状态下放置好几周。长期保管时保持在一半左右的电量(Apple也建议长期保管时充电至约一半)。
原理③:高温=化学反应本身会变快
化学反应温度越高进行得越快,所以即使使用方式相同,越热的地方副反应越快。Apple官方表示,iPhone最适宜的环境温度为16〜22℃,超过35℃的环境温度可能导致无法恢复的容量下降,而且在高温环境下充电可能造成更严重的损伤。充电时电池本身也会发热,所以「炎热的地方×充电」是最不利的条件。
判断:
- 不要在夏天的车内·阳光直射处·被褥上充电(夏季充电宝的防热对策)。
- 充电时感觉发烫的话,就取下手机壳(Apple也这样建议)。
- 无线充电比有线充电更容易把损耗变成热量,所以要注意放置位置的散热(无线充电的原理)。
原理④:循环不是按「次数」,而是按「累计100%」计算
Apple说明,用完电池容量的100%时算作1个循环(例:第1天用了75%,第2天用了25%,2天合计为1个循环)。也就是说,频繁补电并不会额外增加循环次数。反而是几乎用到0%之后再放置不管,对电池的负担更大。
判断:补电不用在意。要避免的是在0%放置和在100%放置这两个极端。
判断表:可以做的事·要避免的事
| 习惯 | 判断 | 原理上的理由 |
|---|---|---|
| 频繁补电 | OK | 循环按累计100%计算 |
| 睡前插着充一整晚(优化电池充电开启) | OK | 在100%停留的时间变短 |
| 睡前插着充一整晚(优化电池充电关闭) | 尽量避免 | 在100%停留好几个小时 |
| 快充 | 基本OK | 兼容设备会进行控制。只需避开容易积热的环境(快充的原理) |
| 在炎热的地方充电 | 避免 | 高温与充电发热叠加 |
| 以0%的状态放置 | 避免 | 深度放电状态会造成负担 |
| 以100%的状态长期保管 | 避免 | 保持一半左右的电量放在阴凉处保管 |
老化加重之后:何时更换与安全
老化的电池内阻上升,更容易发热。如果出现鼓包·异常发热·突然没电,请停止使用,进行更换并正确丢弃(充电宝的丢弃方法)。老化也是起火的”诱因”之一(充电宝为什么会起火)。
抗老化设计的产品示例
半固态·循环寿命约2,000次(标称值):适合想长期使用的充电宝。
通过温度监控在高温时控制输出:适合在意发热的人。
FAQ
Q. 大概多久该更换? A. iPhone可以在「设置」>「电池」中查看最大容量(电池健康度)。如果续航下降到影响日常使用,或者出现鼓包,就是更换的信号。
Q. 不用、放着不管就不会老化吗? A. 即使只是放着,副反应也会缓慢进行。在充满电·高温状态下保管时老化尤其快,所以请保持一半左右的电量、放在阴凉处。
Q. 停在80%和优化电池充电,哪个更好? A. 两者都是减少「在100%停留」的机制。可以这样考虑:如果每晚都插着充电,优化电池充电就足够了;如果想让电池更耐用,就设置充电上限(只充到80%?)。
出处(一手资料)
- Apple官方「バッテリーの性能を最大限に引き出す」(日文)(适宜温度16〜22℃·超过35℃的环境温度·高温下充电·长期保管充电至约一半)
- Apple官方「なぜリチウムイオンなのか」(日文)(充电循环的计算方法)
- Apple官方支持「iPhoneの充電上限とバッテリー充電の最適化について」(日文)(在80%待机的机制)
- 相关原理:锂离子电池的原理/mAh和Wh的区别
总结
- 老化的本质是电极上副反应的不断累积。加速老化的是停留在接近充满的状态和高温。
- 所以优化电池充电·充电上限·放在阴凉处是有效的。补电不用在意。
- 老化的电池容易发热。出现鼓包·异常发热时请更换。
相关文章:只充到80%?/iPhone电池续航设置/边充边用·边充边放(直通充电)没问题吗?/充电宝为什么会起火
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