你知道嗎，讓手機(jī)充電的正確方式

來(lái)源：ST社區(qū)

有一篇文章叫《手機(jī)充電的正確打開(kāi)方式》，眾多媒體轉(zhuǎn)載，看到這個(gè)題目的時(shí)候，我捫心自問(wèn)，從業(yè)十幾年，接觸手機(jī)電池、工業(yè)電池等眾多鋰電池，有正確充電方式么？好像沒(méi)有，只有合適的充電方式，歷來(lái)設(shè)計(jì)都是向?qū)嶋H使用妥協(xié)。比如現(xiàn)在的快速充電，大家都知道對(duì)電池有害，但是大家更需要用手機(jī)，所以它很合理。

為什么我會(huì)說(shuō)這篇文章作者絕對(duì)不是一個(gè)電池從業(yè)者，甚至可能沒(méi)做過(guò)電池設(shè)計(jì)工作呢？首先，這個(gè)文章的出現(xiàn)，是非技術(shù)論壇先出現(xiàn)的，如果是悶sao的技術(shù)人員，是不會(huì)將這種看似專(zhuān)業(yè)的文章發(fā)表在非技術(shù)論壇上的，太掉價(jià)了吧，怎么也得搞幾個(gè)別人看不懂的曲線圖吧。

另外，這個(gè)文章一點(diǎn)原理性的東西都沒(méi)有解釋?zhuān)炊o出很準(zhǔn)確的數(shù)字，不談原理空談數(shù)字很符合現(xiàn)在謠言的規(guī)律，比如常用謠言說(shuō)：某地區(qū)因?yàn)槲廴痉伟└甙l(fā)達(dá)10%，什么致病不知道，哪種肺癌不知道，但是10%的數(shù)字看著好準(zhǔn)確。可實(shí)際上，越是科學(xué)越只能給個(gè)范圍，所以“科普文章”一旦出現(xiàn)準(zhǔn)確數(shù)字，就要小心上當(dāng)。

比如這篇文章中第三條：最好維持65%~75%之間，不知道這個(gè)數(shù)據(jù)是怎么來(lái)的，但是對(duì)于電池來(lái)說(shuō)，這個(gè)范圍可能就是3.78V~3.9V之間，依靠人或者充電器來(lái)控制？對(duì)不起，0.12V的差異不好做，這個(gè)數(shù)字可能就是拍腦袋拍出來(lái)的。

一、鋰電池的工作電壓范圍

手機(jī)上常用鋰離子聚合物電池，是正負(fù)極加中間隔膜卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部灌有電解液，通過(guò)電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)充放電，具體方程式我不專(zhuān)業(yè)，就不獻(xiàn)丑了。電池中存儲(chǔ)的是電量，但是我們計(jì)算的時(shí)候卻測(cè)試的是電壓，因?yàn)槲覀儧](méi)有辦法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)到底多少電子流入流出，而鋰電池在恒流放電過(guò)程中，大部分時(shí)間電壓都是線性的，比如我剛剛測(cè)試的一個(gè)放電曲線，放電電流100mA持續(xù)4天，3450mAh的松下18650電池（要有數(shù)據(jù)支持，一定要有幾個(gè)別人看不懂的曲線圖）：

所以實(shí)際設(shè)計(jì)中是用電壓來(lái)粗略的標(biāo)示電量，而手機(jī)為了更直觀，將檢測(cè)到的電壓分為不同的百分比來(lái)操作，但是哪是0%哪是100%，各家定義不一樣。比如，蘋(píng)果1剛出來(lái)的時(shí)候，大家說(shuō)諾基亞最后一格電更耐用，蘋(píng)果的最后一格電就要趕緊充電了，實(shí)際上就是兩種機(jī)子定義的0%位置不同造成的。手機(jī)可能在3V會(huì)進(jìn)入保護(hù)；而動(dòng)力電池，比如滑板車(chē)之類(lèi)的，可能會(huì)放到2.8V、2.5V進(jìn)入保護(hù)或者直接就沒(méi)有低電保護(hù)（比如無(wú)人機(jī)，由于瞬間電流非常大，所以往往沒(méi)有保護(hù)板）。不同產(chǎn)品對(duì)于最高、最低的保護(hù)電壓定義不同，工作電流不同，那么對(duì)于電池的損傷也就不同，手機(jī)一般可支持1000充電循環(huán)，無(wú)人機(jī)就只支持100充電循環(huán)，而且，保護(hù)電壓要比電芯的極限電壓還要收緊一些，以保護(hù)電芯。所以不談電壓電量只談百分比，不談使用只談保護(hù)，這是磚家。

例如我本次使用的18650 松下電芯，極限電壓是2.5~4.4V，但我的設(shè)備工作范圍被限制到3.4~4.2V，比保護(hù)電壓范圍小。這種情況下，就算是“充滿電”4.2V也沒(méi)有到達(dá)損傷電池的極限，對(duì)壽命幾乎沒(méi)影響。

二、鋰電池充電電流能力

電池有一個(gè)參數(shù)叫“C”，C的意思是1倍的電池容量，也就是持續(xù)工作1小時(shí)的最大電流，比如3000mAh的電池就是可以3000mA（3A）工作1小時(shí)。這是一種簡(jiǎn)單計(jì)算電池工作時(shí)間的方法，也是電池工作電流的重要標(biāo)志。例如手機(jī)電池，一般允許1C充電，3C放電（通常放電電流比充電電流要大）；動(dòng)力電池可能會(huì)做到3C充電、10C放電，甚至?xí)?5C等更高的放電電流。

對(duì)于手機(jī)電池來(lái)說(shuō)，1C充電就是大約3A的電流（約12W），這是手機(jī)電池能允許的最大電流值，而目前我們最常用的充電器是1A，遠(yuǎn)小于最大電流限值，所以可以認(rèn)為是非常安全的，對(duì)壽命幾乎沒(méi)有影響，當(dāng)然，如果不追求時(shí)間，充電電流越小越好，只要耐得住寂寞。

通常估算電子產(chǎn)品的壽命就是溫升10℃壽命減少一半，而電池充放電時(shí)候電流越大，發(fā)熱也就越大，會(huì)導(dǎo)致壽命縮短?，F(xiàn)在手機(jī)的高速充電，實(shí)際上是加速了電池的損傷，建議大家不是急需的情況下充電電流越小越好。而且，盡量充電的時(shí)候不要做大功率的操作，比如打游戲，會(huì)導(dǎo)致手機(jī)發(fā)熱迅速增加，不光是電池，整機(jī)所有零件壽命均大大減少，只是電池影響會(huì)表現(xiàn)得更加明顯。但這種衰減是溫度引起的，不是充電。

三、手機(jī)充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

那么實(shí)際充電過(guò)程中電池電壓是怎么變化的，充電到底有沒(méi)有害，需要大家了解一下手機(jī)充電的結(jié)構(gòu)，以及各部分的保護(hù)能力。正常手機(jī)充電的部分是可以分為四層，結(jié)構(gòu)如下：

充電器

手機(jī)充電管理電路+放電電路

電池內(nèi)置保護(hù)板

電芯

1、充電器多數(shù)設(shè)計(jì)是恒壓供電，5V/1A比較通用，輸出恒壓5V，輸出電流最大1A。

由于是初級(jí)220V，次級(jí)5V，有可能直接接觸人體，所以對(duì)于耐壓、漏電流等都有嚴(yán)格地要求。充電器不一定要進(jìn)口的或者原裝的，一定要是正規(guī)的，就算是二手貨或者舊貨，品牌的充電器也比山寨的要好，一般情況下一個(gè)滿足安全要求的5V/1A充電器出廠價(jià)最少就在10元左右，如果售價(jià)接近甚至更少，那就基本不用考慮了。品牌的充電器要經(jīng)過(guò)認(rèn)證，所以用料比較好，安全性有保障，對(duì)于過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、輸出短路等都有很好的保證，即便去舔DC接口都不會(huì)有問(wèn)題。但是山寨電源虛標(biāo)嚴(yán)重，而且安全性也差得多，能把手機(jī)充爆甚至電死人的，基本就可以認(rèn)定是充電器有假。

現(xiàn)有的品牌電源中控制IC都會(huì)有關(guān)斷功能，也就是充滿電以后因?yàn)槌潆婋娏鬟^(guò)小，就會(huì)把電路切斷，所以，插著一夜的充電器早晨摸是冷的，因?yàn)樵缇完P(guān)斷了。手機(jī)也就不會(huì)一晚上一直充電，壽命不受影響。但是對(duì)于充電器，初級(jí)線圈是一直接著220V的，即便是關(guān)斷情況，初級(jí)也是待機(jī)工作狀態(tài)，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)老化，減少壽命，所以最好是充滿電以后給充電器斷電，這不是為了保護(hù)手機(jī)，是為了保護(hù)充電器。

也正因?yàn)槿绱耍薪ㄗh手機(jī)一開(kāi)始使用的時(shí)候充電12小時(shí)以上的文章，大家都可以忽略了，因?yàn)槌潆娖鞲揪筒粫?huì)持續(xù)供電那么久，下文的充電模塊也會(huì)主動(dòng)關(guān)斷充電電流，即便插著充電線，都已經(jīng)是無(wú)用功了。

2、手機(jī)內(nèi)置的充電模塊充電曲線基本都是控制電流，大體分為四個(gè)階段：涓流、恒流、恒壓、截止。

一開(kāi)始充電時(shí)候?yàn)榱耸闺姵仨樌M(jìn)入充電狀態(tài)，大約100mA進(jìn)行充電狀態(tài)的激活（不是新電池的激活，鋰離子電池首次使用不用激活），然后幾分鐘后進(jìn)入恒流充電狀態(tài)，基本上維持1A的充電電流（以5V/1A為例），這時(shí)候電池電壓會(huì)接近于線性的上升，直到大約4.1V~4.15V左右，電池接近滿電，開(kāi)始進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)，電流接近線性的下降，電壓會(huì)稍微有點(diǎn)上升至4.2V左右基本不變。此時(shí)手機(jī)可能顯示已經(jīng)是100%狀態(tài)，因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)是充電管理IC給MCU的一個(gè)“CHG”充電狀態(tài)的信號(hào)，表示已經(jīng)滿電，但是實(shí)際上，不好意思，充電管理IC仍然在偷偷的給電池充電！

因?yàn)檫@時(shí)候的電壓是虛電，此時(shí)拔電電壓會(huì)下降一些，就像是人吃飯剛剛有飽意，可以不吃，但是要吃還能吃不少。這個(gè)狀態(tài)可能會(huì)維持半個(gè)小時(shí)甚至更多，如果不拔電，那么電流會(huì)持續(xù)降低到100mA以下，充電管理IC才會(huì)真正關(guān)斷電流，即截止。所以，看到的100%并不是真正的滿電，對(duì)于電池保護(hù)也就沒(méi)啥意義。

由于手機(jī)內(nèi)部有充電電路，所以充電器才可以隨意使用，無(wú)論是1A/2A還是電腦USB的500mA都可以正常充電。而且，正因?yàn)槌潆姽芾鞩C的存在，才保證充電時(shí)電池不會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流問(wèn)題，電池才安全可控，也正因?yàn)樗拇嬖冢姵氐膲勖拍軌虻玫奖Ｕ稀?/p>

放電并沒(méi)有特殊的保護(hù)IC，而是MCU不斷檢測(cè)電池電壓，一般低到設(shè)定值，就會(huì)亮紅燈，提醒要去充電，而到了3V可能就直接關(guān)機(jī)了。正常使用是不會(huì)放電到電池的極限電壓，即“放死”。所以大家不用糾結(jié)自動(dòng)關(guān)機(jī)以后電池是不是有影響，正常使用偶爾幾次完全沒(méi)問(wèn)題。

3、電池保護(hù)板是和電芯封裝在一起的，?？吹降氖謾C(jī)電池是一整塊，但是內(nèi)部都會(huì)有一塊保護(hù)電路在里面，這個(gè)電路的作用是保護(hù)電池的極限狀態(tài)，一般是最高4.28V，最低2.8/2.5V，電流2A/5A/10A等，視電芯參數(shù)和設(shè)計(jì)而定。

有的人測(cè)試后會(huì)奇怪，說(shuō)電池保護(hù)到2.8~2.5V這時(shí)候不是電池會(huì)放死么，為什么不設(shè)置到3V，因?yàn)?V的保護(hù)是第二層手機(jī)放電過(guò)程中由MCU程序設(shè)定的，電池保護(hù)板是在第二層保護(hù)基礎(chǔ)上附加的保護(hù)。有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是3.4V關(guān)機(jī)了，電池保護(hù)板就可以設(shè)置到3V關(guān)斷；如果設(shè)計(jì)是3V關(guān)機(jī)，電池保護(hù)板就要設(shè)置到2.8V甚至更低關(guān)斷。這個(gè)參數(shù)并不是固定的。而電芯的極限電壓更低，例如松下18650工業(yè)級(jí)是在2.5V，比一般的鋰電池都要低一些，官方的說(shuō)法是在3.4~2.5V之間大約還有30~40%的電量可以使用。

一般充電都是最高4.2V，這點(diǎn)比較一致，所以電池保護(hù)板一般過(guò)充保護(hù)在4.2~4.4V之間（例如本文第一個(gè)表格中松下電芯保護(hù)板的過(guò)充保護(hù)電壓設(shè)計(jì)）。一旦充電管理IC誤動(dòng)作導(dǎo)致電壓過(guò)高還繼續(xù)充電，鋰電池保護(hù)板就會(huì)切斷充電電流，防止過(guò)充，所以，實(shí)際使用中不用擔(dān)心持續(xù)充電把電池充爆的情形。

過(guò)流保護(hù)是防止放電的時(shí)候電流過(guò)大損壞電芯，所以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)調(diào)整，電流小保護(hù)電流也就小，電流大就要改大，、保護(hù)板散熱就要設(shè)計(jì)的有足夠余量。

由于前面有多級(jí)的保護(hù)，所以手機(jī)上很難出現(xiàn)電池保護(hù)板起作用的極端情況。

4、電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)也在對(duì)于過(guò)壓、過(guò)流有物理上的保護(hù)，有泄壓閥、離子膜等高科技的結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)損傷的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)膨脹、漏液等，這時(shí)候電池是真的受損了，不能繼續(xù)使用。
裸電芯對(duì)于靜電也是比較敏感的，電壓稍高就會(huì)可能造成暗傷，不過(guò)放心的是，由于電芯在層層保護(hù)之下，實(shí)際使用不會(huì)受到靜電損傷。

如前文所述，電芯對(duì)溫度也比較敏感，所有的充電循環(huán)壽命都是基于25℃使用時(shí)測(cè)試的，如果溫度超了，大家可以自己估算一下還剩下多少充電循環(huán)。

前兩年手機(jī)App會(huì)有一些電池醫(yī)生，聲稱(chēng)可以涓流充電維護(hù)電池壽命，脈沖充電重新激活電池，這里可以負(fù)責(zé)的告訴大家，這些都是錯(cuò)覺(jué)！App運(yùn)行在MCU中，根本沒(méi)辦法管理到充電IC，這兩個(gè)基本是獨(dú)立的，所以不存在App能控制涓流充電的能力，硬件上沒(méi)設(shè)計(jì)的功能，軟件再花哨也不能編出來(lái)。

四、綜上所述：

手機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，鋰電池使用已經(jīng)非常完善。無(wú)論是充電池的高壓隔離、恒壓、欠壓等保護(hù)措施，還是手機(jī)內(nèi)部的充電電流、電壓的管控，層層保護(hù)之下都已經(jīng)將電池使用的范圍設(shè)定在安全工作范圍內(nèi)，這個(gè)范圍是經(jīng)過(guò)眾多廠家的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證，在這個(gè)范圍內(nèi)可以隨便使用，隨意充電。雖然說(shuō)隨手充電對(duì)電池的確更好，但是影響沒(méi)有想象中的大。

一個(gè)最直接的證據(jù)就是如果滿充滿放對(duì)于手機(jī)電池?fù)p傷很大，手機(jī)使用說(shuō)明書(shū)中必然會(huì)有這一條的警告，但是大家翻一翻自己的說(shuō)明書(shū)，可以看到有避免潮濕、過(guò)熱等警告，但是就是看不到電量要注意的問(wèn)題，也就證明手機(jī)廠家認(rèn)為這樣的操作危害不大。

現(xiàn)實(shí)使用，大家覺(jué)得手機(jī)耗電突然很快，往往不是電池的問(wèn)題，而是系統(tǒng)、APP、溫度等造成的影響，還有像我前面說(shuō)的一邊充電一邊打游戲，手機(jī)都燙手了，對(duì)電池壽命影響很大。所以大家更應(yīng)該關(guān)注的是良好使用習(xí)慣，而不僅僅是充電問(wèn)題。

最后再說(shuō)一句：一定要用品牌充電器！前面所講的所有的保護(hù)都建立在充電器是好的情況下，如果充電器質(zhì)量差，那么首先會(huì)損傷手機(jī)內(nèi)充電保護(hù)電路，進(jìn)而損傷電池，極端情況下，初次級(jí)之間擊穿了，人還會(huì)有性命危險(xiǎn)！

審核編輯 黃昊宇