我們很多人都習(xí)慣在晚上給手機(jī)充電，這樣每天早上都能充滿電。然而從電池化學(xué)特性和長(zhǎng)期使用數(shù)據(jù)來看，這種做法可能對(duì)電池的“鋰離子循環(huán)壽命” 產(chǎn)生潛移默化的影響。
也許有人會(huì)說，你這是什么過時(shí)的偽科學(xué)？我們都知道，鋰電池早已配備了過載芯片，近些年的智能手機(jī)還配有電源管理芯片，充電時(shí)會(huì)先與充電器進(jìn)行匹配，確認(rèn)充電協(xié)議及手機(jī)電池所能承載的最大電壓和電流，加上操作系統(tǒng)的充電優(yōu)化機(jī)制，對(duì)手機(jī)電池有完善的保護(hù)機(jī)制，簡(jiǎn)直是“三重保險(xiǎn)”。當(dāng)充電到100%時(shí)會(huì)停止對(duì)電池充電。
理論上確實(shí)是如此，現(xiàn)在的手機(jī)都有過充保護(hù)，即自動(dòng)斷電機(jī)制，但實(shí)際上，過充保護(hù)并不會(huì)完全斷電，而會(huì)進(jìn)入微小電流的“涓流充電”模式。現(xiàn)實(shí)是：你會(huì)發(fā)現(xiàn)即使你待機(jī)不用放一晚上也會(huì)掉一點(diǎn)電，但你插著充電線充一晚上則明早完全是滿電，說明它依然會(huì)慢慢的充電并非完全斷電，這是不容置疑的事實(shí)。
電池健康不是偽科學(xué)賓夕法尼亞州立大學(xué)電化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)中心主任王朝陽(yáng)教授的研究表明，“長(zhǎng)期充滿有害電池”的觀點(diǎn)有明確的電化學(xué)理論支撐：鋰離子電池在滿電狀態(tài)（即電壓達(dá)到4.3V 左右的上限）時(shí)，正極材料（如鈷酸鋰 / 三元材料）的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)因高電位發(fā)生“巖鹽化”相變，導(dǎo)致鋰離子脫嵌通道受阻。根據(jù)《Journal of The Electrochemical Society》2022 年的研究數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期保持滿電狀態(tài)的電池，其容量衰減速率比保持在50%電量的電池快2.3倍。 王教授團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期跟蹤實(shí)驗(yàn)表明，若將充電上限設(shè)置為90%（電壓約 4.1V），電池在500次循環(huán)后容量保持率為84%；而始終充電至100%的電池，容量保持率僅為72%，差距接近 12個(gè)百分點(diǎn)！“這種差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著意義（p<0.01），” 他強(qiáng)調(diào)，“雖然單次滿充影響微小，但長(zhǎng)期累積效應(yīng)會(huì)顯著縮短電池健康周期?！?/p>
新澤西理工學(xué)院機(jī)械與工業(yè)工程副教授迪巴卡爾?達(dá)塔（Dibakar Datta）進(jìn)一步解釋，手機(jī)充滿電后持續(xù)連接電源，會(huì)觸發(fā)電池管理系統(tǒng)（BMS）的“涓流補(bǔ)電”機(jī)制—— 此時(shí)電池處于過充保護(hù)臨界狀態(tài)，電解液與電極界面的固態(tài)電解質(zhì)界面膜（SEI 膜）會(huì)因微小電流反復(fù)擊穿修復(fù)，導(dǎo)致鋰金屬沉積風(fēng)險(xiǎn)增加。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的原位TEM 觀測(cè)顯示，這種狀態(tài)下SEI膜厚度年均增長(zhǎng)達(dá)15nm，是正常使用狀態(tài)的3倍。 不過我們也不要過分擔(dān)心，這種損耗屬于可逆性衰減，且現(xiàn)代智能手機(jī)普遍配備了智能充電保護(hù)技術(shù)。例如蘋果的“優(yōu)化電池充電”功能會(huì)通過學(xué)習(xí)用戶作息，自動(dòng)延緩最后20% 的充電速度；三星的“自適應(yīng)充電”則能根據(jù)電池溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓曲線?！半姵氐碾娀瘜W(xué)壽命通常在 800-1200 次循環(huán)，遠(yuǎn)超手機(jī)平均換機(jī)周期（2-3 年約 500 次循環(huán)），” 王指出，“在因?yàn)殡姵亟】刀鹊陀?0%需要更換前，很多用戶可能早就因?yàn)?/b>硬件迭代更換手機(jī)了。
但這并不意味著可以忽視充電習(xí)慣對(duì)電池的影響。鋰離子電池的最佳存儲(chǔ)電壓為3.85V（約60%電量），此時(shí)正負(fù)極材料的化學(xué)勢(shì)差最小，副反應(yīng)速率最低。若日常使用中需平衡續(xù)航需求與電池健康，可參考以下科學(xué)建議：動(dòng)態(tài)調(diào)整充電上限：通勤日可充滿至100%以應(yīng)對(duì)高負(fù)荷使用，居家日通過系統(tǒng)設(shè)置將充電限制在85%-90%（如iOS的 “優(yōu)化電池充電”、Android 的“充電保護(hù)”功能）。
避免深度充放電：當(dāng)電量低于20%時(shí)（電壓約3.4V），負(fù)極石墨層的鋰離子脫嵌已接近極限，頻繁觸發(fā)低電量警報(bào)會(huì)導(dǎo)致 SEI 膜破裂風(fēng)險(xiǎn)增加40%（數(shù)據(jù)來源：《Energy Storage Materials》2021）。溫度控制優(yōu)先級(jí)高于電量：鋰電池的最佳工作溫度為25±5℃。當(dāng)環(huán)境溫度超過 35℃時(shí)，每升高 10℃，電池化學(xué)反應(yīng)速率提升 2-3 倍；低于 0℃時(shí)，電解液黏度增加會(huì)導(dǎo)致鋰離子傳導(dǎo)效率下降 50%，此時(shí)充電可能引發(fā)鋰枝晶生長(zhǎng)。 關(guān)于充電速率的影響，達(dá)塔團(tuán)隊(duì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示：使用5V/1A 慢充時(shí)，電池內(nèi)部溫度升高約 3℃；而 120W 快充會(huì)使電芯溫度驟升至 45℃以上，此時(shí)電解液分解產(chǎn)生的 HF（氫氟酸）濃度同比增加2.8倍，加速電極腐蝕。因此建議僅在緊急情況下使用快充，日常優(yōu)先選擇原裝標(biāo)準(zhǔn)充電器。 對(duì)于關(guān)注電池健康的用戶，可通過系統(tǒng)內(nèi)置工具監(jiān)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)：iPhone用戶可在“電池健康”中查看“最大容量”“峰值性能容量”；安卓機(jī)型提供“充電周期數(shù)”“電壓曲線日志”查詢功能。當(dāng)檢測(cè)到電池健康度低于80% 時(shí)，說明正極材料活性物質(zhì)損失已超過20%，此時(shí)更換電池的性價(jià)比顯著高于繼續(xù)使用
從材料科學(xué)視角看，鋰離子電池的衰減本質(zhì)是熱力學(xué)不可逆的熵增過程，但通過合理的使用策略，完全可以將容量衰減速率控制在每年3%-5%的理想?yún)^(qū)間。正如王朝陽(yáng)教授所言：“科學(xué)充電不是避免滿充，而是建立與電池化學(xué)特性相適應(yīng)的使用節(jié)奏 —— 這就像給電子設(shè)備‘養(yǎng)生’，細(xì)微的習(xí)慣調(diào)整能帶來顯著的長(zhǎng)期收益
警惕大功率“快充”
人們無法抵擋大功率充電頭的誘惑很自然。誰不享受手機(jī)半小時(shí)充滿的快感呢？但專家表示，快充可以提高生活效率，不宜使用過于頻繁。
“慢速充電更可取，”達(dá)塔解釋說，“因?yàn)榭焖俪潆妼?shí)際上會(huì)在電池中產(chǎn)生一些熱量，而當(dāng)電池中產(chǎn)生熱量時(shí)，隨著時(shí)間的推移，電池的性能也會(huì)下降?！?/p>
電池過熱也可能很危險(xiǎn)。達(dá)塔說，手機(jī)因電池過熱而起火的情況屢見不鮮。所以，安全也是一個(gè)需要考慮的因素。
蘋果公司也向智能手機(jī)用戶發(fā)布過一項(xiàng)警示建議，提醒用戶睡覺時(shí)將正在充電的手機(jī)放在身邊可能存在危險(xiǎn)。該公司通過一項(xiàng)服務(wù)公告強(qiáng)調(diào)了負(fù)責(zé)任的手機(jī)充電習(xí)慣的重要性，并強(qiáng)調(diào)了夜間將連接充電線的設(shè)備放在身邊可能帶來的危險(xiǎn)。
如果你擔(dān)心手機(jī)電池的健康狀況，大多數(shù)智能手機(jī)都支持在電池設(shè)置中檢查電池健康狀況。如果你的電池健康狀況低于80%，建議您更換電池。
總而言之，你可以采取很多措施來在手機(jī)的整個(gè)使用壽命期間保持手機(jī)電池的健康——而且大多數(shù)方法都很容易遵循。
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