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爆炸吧知识

手机患了忧郁症

电量总剩1%

晚上十点半了，还剩10%的电量，等我用完这些电就睡觉..

5%了，这个推文看完应该就没电了

1%了，算了再看一个，还没关机呢

看完了，还是1%，接着看吧

看完了，还是1%，接着看吧

看完了，还是1%，接着看吧

......

怎么就两点了，明天还得上班！

 

有些人觉得奇怪，为什么我的手机，最后 1% 的电量特别耐用，每次都够看完一个十分钟的视频。

 

还有一些人觉得更奇怪，为什么我的手机，最后 10% 的电量很不耐用，每次电池提示还有 10% 的电量，以为还能再撑一会，结果在找充电器的路上，手机就自动关机了。

 

于是你就会在夜深人静的时候问自己：

为什么手机的电量，就像女朋友的脾气一样让人捉摸不透？

手机最后1%的电量到底能用多久？

先有鸡还是先有蛋？（不好意思，看信条看的跑题了）

 

其实吧，这些问题的答案非常的“简单”。因为就连手机自己都不知道具体的剩余电量！

锂离子电池VS锂电池，傻傻分不清楚

可能你会觉得很奇怪，现在已经是科学技术高速发展的21世纪了，为什么连手机的电量都会算不清楚呢？

这就要从我们现在手机的电池---锂离子电池说起了。

或许有小可爱已经注意到，超模君说的是“锂离子电池”，而在平时，大家习惯性称电池为“锂电池”。

那“锂电池”和“锂离子电池”，到底哪个才是我们手机的电池名字呢？

 

超模君来给大家捋一捋。

关于锂电池的概念，目前没有很统一的说法，姑且看一下“推荐性国家标准”里是怎么说的。

《电工术语 原电池和蓄电池》（GB/T 2900.41-2008）中把锂电池定义为“含非水电解质，负极为锂或含锂的电池”。可以是原电池也可以是蓄电池，这个范围就很宽泛了，只要负极含锂，电解质是非水的就行。

平时更多的是把负极是金属锂的一次电池叫做锂电池，是不能充电的。

 

对于锂离子电池，Sony高级执行副总裁兼首席技术官西美绪（Yoshio Nishi）是这样解释的：

负极的锂碳化合物中的“锂”是以离子的形式存在的，而正极的LiCoO2是离子化合物，锂也是以离子形式存在的，电池中没有金属锂的存在，因此叫做“锂离子电池”。

显然，锂离子电池是可充电电池，也是我们现在用的手机电池。

 

西美绪

说起锂离子电池，超模君不得不多提一句，在2019年的时候，约翰·班尼斯特·古迪纳夫（John B.Goodenough），迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆（M.Stanley Whittingham）和吉野彰（Akira Yoshino）被授予了诺贝尔化学奖，就是为了表彰他们对锂离子电池研发的贡献。

这种可充电电池奠定了手机和笔记本电脑等无线电子产品的基础，它还使无化石燃料的世界成为可能，因为它被用于从电动汽车到可再生能源储存的几乎所有领域。

当你听到有人说锂电池得了诺奖，或者说手机上用的是锂电池的时候，就可以礼貌而不失微笑地指出：那不是锂电池，是锂离子电池（ lithium-ion batteries）。

 

装x之后飘然而去，深藏功与名。

每一块电池都是独一无二的

 

既然锂离子电池这么牛X，那“能力越大，脾气越大”这句话，在锂离子电池上适不适用呢？

1.过放了死给你看

2.过充了炸你一脸

3.温度低了装死

4.温度高了烫手

 

鉴于这种情况，工程师为了伺候好这个宝宝，绞尽脑汁，专门弄出个保姆，叫电池管理系统（BMS）。

这套系统专门负责照顾好电池，让电池舒舒服服地工作。

• 不能让电池过充

• 不能让自然放电的太严重

• 冷了要给电池升温

• 热了要给电池降温

说到这，北方的朋友们肯定都深有体会，到冬天，那电量是噌噌噌往下掉！但低温对手机的影响一般是暂时的...

 

真正的手机杀手还是高温！

温度越高，锂电池的容量损失就越快，而这种损失是不可逆的，也就是说，电池的容量会永久变小。

 

计算电池剩余电量，也是它的任务

 

既然BMS小哥哥这么厉害，能不能帮我们算一下电池剩余电量呀？

BMS：这个有点难，不过我勉强试一下！

初中物理课，老师会给我们万用表，测量电池的电压，电压低了就是没电了。

于是，思路来了，我实时检测下电压，是不是就可以知道电池剩多少电了？

年轻孩子们天真的以为，锂离子电池满电4.2v，没电3.0v，中点3.6v就是剩下一半电量。

还是太年轻了啊~

有个东西叫放电曲线，电池的曲线长这个样子：

 

纵轴是电压，横轴是已经放出的电量

这么多花花绿绿的线，我们看下红的那条。

 

3.6v时，红色那条已经放了1500mAh，但是这时的剩余电量不是50%，而是25%。并且这张图是在恒定电流放电时绘制的，而手机有各种工作状态，待机、通话、刷微博、玩游戏，在不同工况下，放电电流相差很大。

 

不仅如此，电池衰老后，这个曲线也会一定程度地改变。

 

有小伙伴要说了，能不能实时检测电流做个积分，不就能知道放出多少了吗？其实很多手机厂家已经在这么做了，但是还是不能精准预测。

 

第一：因为电池衰老的程度，又是个玄学，只能估计；

第二：因为电池有个自放电现象，你不用，它自己也在慢慢放电；

第三：由于电池生产工艺的微小差异，导致每一块电池都存在着细小的区别；

 

说到这，你会发现，你以为这已经够复杂了。但是，超模君想说，还远远不够。

 

每家手机厂商都有一套属于自己的 BMS 系统，也就是说测量的标准和显示的电量都可能因为手机的生产厂家的不一样而改变。

这也是为什么有的手机最后的 1% 的电量特别耐用，而有的手机最后 10% 的电量掉的飞快的原因。

1%的电量能坚持多久？

用通俗的话来讲，如果你的手机显示还剩 1% 电量的时候，当时手机的情况可能是这样的：

电量计 ：我掐电压一算，估计还有 10% 的电。

BMS ：今天外面气温超过 40°了，并且这大哥还在玩XX荣耀，这电量不可靠啊！我拿不准电池还有多少电了。。。

产品：那就让用户赶紧充电去啊

屏幕显示：我马上让它显示只剩1%

你：怎么只剩下 1% 的电量了，赶紧充电去。。。

看看多完美，不过嘛，你要就是不充，也能用，只是对电池有些损伤。

这个时候呢，有时候会突然断电，有时候会坚持一段时间，至于1%的电量能坚持多久，全看电池心情。

 

不过产品和手机厂商的伙伴们都倾向于尽早告诉你要充电了，缓冲期留得很足，这也会让你感觉，1%的电挺耐用的呀。

 

手机持久的小秘诀

在日常生活中，不仅有1%的电可以很持久的传说，还有个这样的说法：

刚买回来的手机前几次使用的时候，要先充满电，把电量耗尽，反复几次，电池的寿命会更长。

 

当听到这个的时候，超模君顿时就在风中凌乱了。

 

这哪是让电池长寿，分明是想快点换新手机啊~

 

如果把时间倒退个二十年，这个说法没有很大问题。毕竟那时候使用的大部分是镍氢电池，这种电池呢，有一种“记忆效应”。

电池放久了之后，镍极板上的晶体会变得粗大，影响和电解液的接触，从而导致电池容量一定程度地减少 。

而如果进行几次完全的充放电，这能让晶粒细化，让电池恢复部分容量，电池寿命自然就延长了。

 

但是，这种办法不适用锂离子电池，现在我们用的电池并不存在“记忆效应”的说法，所以刚买来的手机，直接用就行。

 

至于如何让锂离子电池更长寿，我们所能做的就是别对电池深度充放电，没充满电就用，没放完电就充。

 

电池正常使用两三年还是扛得住的，两三年后电池老化了，这时候只有两个解决办法——换电池或者换手机（多了个换新手机的理由）。

 

什么？总有人好奇为什么超模君知道这么多？

也不看看超模君查了多少资料，头发都掉了一大把，你不捐点儿头发就算了，不点个在看，良心不会痛吗？

 

作者简介：超模君，数学教育与生活自媒体博主，新晋理工科奶爸。出版过《芥子须弥 · 大科学家的小故事》；《数学之旅·闪耀人类的54个数学家》。后续数学文化创意多多，欢迎关注认识！

参考来源：

1.https://cen.acs.org/people/nobel-prize/Who-will-win-the-2019-Nobel-Prize-in-Chemistry/97/web/2019/10

2.NishiY.The development of lithium ion secondary batteries[J]. Chemical Record, 2001, 1(1): 406-413.

3.https://batteryuniversity.com/index.php/learn/archive/memory_myth_or_fact

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