如何為鋰電池延緩衰老？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-11-09 08:38
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從原理出發(fā)，只要先了解造成電池老化的原因，再根據(jù)這些原因給予電池針對(duì)性的保護(hù)，我們就能達(dá)成「保養(yǎng)電池」的目的。
電池大學(xué)（Battery University） 在 How to Prolong Lithium-based Batteries 一文中詳細(xì)地介紹了讓鋰電池老化的多種因素。如果大家感興趣的話，可以點(diǎn)擊鏈接來(lái)仔細(xì)探索電池愛(ài)憎分明的一生，不過(guò)因?yàn)槠拗?，本文僅簡(jiǎn)單談一談其中幾個(gè)因素。
第一個(gè)因素是循環(huán)（Cycles）。這個(gè)在 Apple 的官方文檔中已被統(tǒng)一寫作為「充電周期」，方便理解的話你也可以認(rèn)為是放電周期，其 定義 為「當(dāng)放電量達(dá)到電池容量的 100% 以后，即完成了一個(gè)充電周期?！?/div>
在電池大學(xué)的文章中，你也可以找到類似的定義，即放電深度（Depth of Discharge）決定了電池的循環(huán)次數(shù)，一個(gè)完整的循環(huán)就是 100% 的放電深度，鋰電池的實(shí)際容量則會(huì)隨著循環(huán)/充電周期次數(shù)增加而略微減少。
這種因循環(huán)而造成的容量減少有一條及格線，比如 Apple 對(duì)于 旗下產(chǎn)品內(nèi)置電池的壽命承諾 為，iPhone 用戶的電池可以在 500 次循環(huán)后依舊保留 80% 的健康度，iPad、Apple Watch、MacBook 則是 1000 次。
不過(guò)，我們并不能單憑循環(huán)次數(shù)來(lái)評(píng)估電池壽命。許多人可能聽說(shuō)過(guò)「不要給手機(jī)充電一整晚」、「不要把電池用到關(guān)機(jī)」這樣的說(shuō)法，其實(shí)這樣的說(shuō)法有一定的道理，這也是為什么前文引入放電深度這個(gè)概念的原因：放電深度越小，越能延長(zhǎng)電池壽命，充電同理。
換句話說(shuō)，我們同時(shí)還要避免深度充放。
從這張圖中我們可以看到100%-25%（黑色）容量損失最快、壽命最短，85%-25%（綠色）其次，75%-65%的容量損失最慢、壽命最長(zhǎng)。
因此如果綜合考慮電池的壽命和日?？捎眯?，按照電池大學(xué)「部分充電比完全充電更優(yōu)」的說(shuō)法，在不追求長(zhǎng)續(xù)航的情況下，盡量保持電量百分比在 30% 到 80% 的區(qū)間內(nèi)。在接受 The Verge 采訪 時(shí)，來(lái)自 Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) 的工程師 Venkat Srinivasan 也給出了同樣的結(jié)論。
注：考慮到電量計(jì)校準(zhǔn)問(wèn)題，可以定期進(jìn)行一次完全充放電來(lái)校準(zhǔn)電量，避免遭遇跳電等電量百分比顯示不準(zhǔn)確的情況。
除了上述充放電的因素，環(huán)境因素的影響也不小。極限高溫和高充電電壓將會(huì)影響電池的壽命，前者會(huì)加速電池不可逆的容量損失，后者雖然可以提高電池容量，但會(huì)加速衰減電池的循環(huán)壽命。
尤其需要注意極限高溫帶來(lái)的影響，一般來(lái)說(shuō)，最好不要讓電池溫度超過(guò) 35 攝氏度。
到此為止，我們一起回顧下那些讓電池加速老化的兇手：深充深放、高溫、高充電電壓。為了讓電池的服役生涯中盡可能擁有更長(zhǎng)的使用壽命，廠商們又做了哪些努力呢？
并不矛盾的快充與涓流
相信不少朋友在讀到前文「避免超快速充電」時(shí)，可能就要眉頭一皺并提出質(zhì)疑：時(shí)下的智能手機(jī)快充可都成了標(biāo)配，你卻說(shuō)快充傷害電池壽命應(yīng)該避免，廠商這么做是自相矛盾嗎？
其實(shí)不然，一方面，由于電池制造工藝的改進(jìn)，快充帶來(lái)的負(fù)面影響已經(jīng)不如過(guò)去那么明顯，但用戶對(duì)快充的需求卻是與日俱增的；另一方面，為使快充對(duì)電池壽命的影響盡可能地小，廠商們也在不斷改進(jìn)快充技術(shù)、優(yōu)化充電策略。
以我們熟知的策略「涓流充電」為例，為了保護(hù)電池壽命，很多廠商都不會(huì)放任快充狀態(tài)到電池滿電，而是到了某一個(gè)電量百分點(diǎn)的時(shí)候使設(shè)備脫離快充狀態(tài)，降低充電電壓、電流，進(jìn)行涓流充電，漸緩地充滿電池。
正是出于這個(gè)原因，大多數(shù)廠商都會(huì)將快充速度的宣傳重點(diǎn)放在「充電 xx 分鐘可用 x 小時(shí)」，而非充滿電實(shí)際需要多少時(shí)間上。一些比較舊的支持快充的手機(jī)，甚至在電量高于 60% 時(shí)就早早關(guān)閉了快充。
另一項(xiàng)用戶看不見的電池保護(hù)手段相對(duì)底層——幾乎所有的手機(jī)都配有基礎(chǔ)的電池性能管理系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包含了電池內(nèi)部的電壓管理、在極限溫度下的應(yīng)對(duì)措施等這些細(xì)致入微又不可關(guān)閉的機(jī)制，舉例來(lái)說(shuō)，如果在炎熱的夏天使用手機(jī)頻繁拍照，讓機(jī)身溫度持續(xù)升高并觸碰閾值，系統(tǒng)就會(huì)彈出警告并強(qiáng)行停止相機(jī)應(yīng)用。
從某種方面來(lái)說(shuō)，這種對(duì)電池的高溫保護(hù)同時(shí)也利及了手機(jī)內(nèi)的其他元器件。
在避免深充深放方面，廠商還會(huì)在不明顯影響續(xù)航的前提下，刻意冗余出一小部分的電池容量，以此來(lái)延長(zhǎng)電池的壽命。隨著大眾對(duì)電池健康度的關(guān)心，避免深充深放的保護(hù)機(jī)制也漸漸從底層上浮為用戶可視可控的系統(tǒng)功能，比如文章開頭所提到的 iOS 13 的「優(yōu)化電池使用」選項(xiàng)，再比如索尼系統(tǒng)一直以來(lái)就搭載的 Battery Care 功能。
這些功能或是利用某些智能算法、或是通過(guò)新起的機(jī)器學(xué)習(xí)，來(lái)自動(dòng)判斷電池應(yīng)該在何時(shí)停止充電、何時(shí)充滿。Xperia 1 所搭載的 Battery Care 還可以由用戶來(lái)對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行自定義設(shè)置。
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