今天小编分享的健康经验:手机冻关机?把7台手机塞进冰箱后,我发现事情不简单,欢迎阅读。
这是一个真实的故事:在几年前的一个冬夜,在柴司打了一天工的小陈,走进了零下十度的寒风,掏出手机准备打个车。
在苦等 15 分钟后,他的手机 ....冻关机了……
你可能也经历过类似的场景。这就是小陈要做这期选题的最初想法,到底为什么他的破手机在冬天掉电这么快?能解决吗?
视频版
↓↓ 看完这个视频就知道了 ↓↓
↑↑ 信我,真的超级好看 ↑↑
图文版
那天小陈到家的第一件事,就是拿起充电线插进手机。然后发现,手机的电量,几乎是满的……
所以 ...... 有没有可能,手机并没有被冻 " 没电 ",只是误以为自己没电了呢?
在一头扎进知识的海洋之后,小陈发现自己是对的。问题的关键,在于 "电压"。
我们的手机之所以知道自己还剩多少电,主要靠测量电池的电压。小陈当年用的 iPhone6S Plus 在满电时,会对外产生大约 4.2~4.4 伏特的电压;随着电量降低,电池对外产生的电压也会像这样下降。
在这个过程中,手机会不断测量电池的电压。并通过算法,反推出一个 " 电池电量 "。
所以手机显示电量在 15 分钟内就从 100% 降到 1%,其实根本不是因为电量真的耗完了,而是电池的电压撑不住了。
那为什么温度一降,电压就撑不住了呢?这个问题的答案,就写在小陈查到的这篇论文上:因为低温会降低电池内电荷的传递速度。
我们之前在这期视频中介绍过锂电池的原理:很简单,就是电解液中的锂离子可以通过隔膜,由负极移向正极。为了保持电荷平衡,电子会从正极移向负极。所以电流就产生了。
而问题在于,在低温环境下,电解液会变得粘稠,甚至凝固;同时,锂离子在电极内和电极表面的移动速度也会变慢。在这两方面的作用下,锂电池的内阻会增大,导致电荷的传递速度下降,所以电池的电压就下降了。
当电压一路降到 3.3~3.4 伏特以下时,你的手机就会判断,自己可能应该大抵是没电了,于是就会自动关机。
直到恢复至室温,锂离子正常转移,电量显示才会恢复正常。
讲到这里,小陈最初的疑问," 为什么他的破手机在冬天掉电这么快 ",已经解决了,就是低温让手机电池的内阻增大了而已。
不过,这个原因听起来没什么特别的,按说手机厂商稍微优化一下电量算法,就能让电池在低温下工作吧?手机厂商们卷得这么厉害,为什么没人去做低温模式,拿出来好好吹一波呢?
反正稿子篇幅还没凑够,小陈二头扎进了知识的海洋。这次他找到的答案,叫 "死锂" ——会导致爆炸的那种~
" 死锂 " 是由正常的锂离子沉积而来的,但却无法还原成锂离子,一旦形成,就只能烂在那,越积越多,无法再参加正常的充放电反应。
我们的手机,之所以用一段时间后续航就没以前那么好了,很大程度上就是因为电池里的 " 死锂 " 变多,让电池的总容量下降了。
而低温,正是催生 " 死锂 " 的罪魁祸首之一。而且相比于电池掉容量," 死锂 " 的另一个危害更致命——它会增加电池的自燃风险。
在低温环境下,锂离子会更容易在负极聚沉形成 " 死锂 ",这部分死锂往往会长成枝晶的结构,不断生长;直到某一天,它有可能刺穿电池内部的隔膜,让正负两极直接连通,形成短路,从而引发自燃。
但一个手机电池的短路能有多大危险 ..... 好吧是挺危险的。
由于 " 死锂 " 的存在,低温会增加手机爆炸的风险。所以绝大多数厂商要么禁止手机在低温环境下充电,要么直接触发低温保护功能,自动关机。说到底,还是为了别出安全事故~
而且再想一下,冬天手机冻关机似乎也不算太大问题。真想用的话,用自己的体温温暖温暖它不就行了?也许这就是用爱发电吧……
本来,这期视频就可以到此结束了。手机电池不抗冻,是因为低温会降低电池的电压。同时低温会增加电池自燃的风险,所以大多数厂商并不会强行让手机在低温下工作。
不过 ...... 尴尬的是,当小陈把整个思路跟我们沟通完之后,大家却表示,好像并不是所有手机在低温下都会掉电或者关机。
为了严谨起见,小陈还征用了 7 台手机放进冰箱,结果发现其中有 6 台的电量都丝毫未变……
这是为什么?难道是手机厂商已经偷偷改进了电池在低温下的表现,但又很低调地拒绝宣传?
按照我们对手机营销力度的了解,这比柴司明年就上市更不可能 ...... 所以小陈三头扎进了知识的海洋,想看看为什么现在的手机不那么容易像以前那样被冻关机了。
而这一次他刨出来的东西,居然是 "快充技术"。
快充技术和电池耐低温有什么关系?只能说,是阴差阳错的关系 ...... 具体来说,是这么一段话。
翻译一下就是,想要做一款 " 快充电池 ",最关键的就是把电池里的电解液、隔膜和负极材料,都做得更方便锂离子移动,减小电池内阻。
还记得刚才说的吗?低温时电池 " 掉电快 ",就是因为电池的内阻变大,电压降低,导致手机以为自己没电了。而快充技术要求减少电池内阻,这不就顺便缓解了低温掉电快的问题吗?
具体来说,在快充技术中,为了匹配更大的充电功率,锂电池需要用更高电导率的电解液,和更薄厚度的隔膜,提升锂离子的传递速度。
另外,也可以在传统的石墨负极中,添加硬碳等更高级的材料,用来提升锂离子嵌入和脱离的效率;相比于结构规则的石墨,硬碳更加无序复杂,锂离子可以更轻易地在电极与电解液之间移动,避免沉积,这就刚好解决了容易形成 " 死锂 " 的问题。
所以,原本是为了提升充电速度的快充技术,却恰好捎带手缓解了很多手机电池冬天容易掉电的问题。这何尝又不是一种买一赠一~
当然了,低温还是会降低我们手机的电池性能。但毕竟整体性能抬高了,正负一抵消,现在大冬天的至少也能用了呀~
以上这些,这就是我们在探索 " 为什么手机电池不抗冻 " 时的故事。除了知道了电池不抗冻,是因为低温会降低电池电压之外,还意外的发现虽然低温仍会影响电池性能,但随着快充技术的发展,它们现在已经没那么不抗冻了。
而锂电池,可不光是用在手机里,你可以在无穷无尽的产品中发现它们的身影——包括车。我们在查资料时偶然发现,为了让电池在冬天维持续航,各类电车用上了很多 ...... 奇形怪状的技术。
比如虽然是电动车,但有的车也会在车身上安一个柴油机烧点热水给电池加热,当然这就是下一个话题啦~如果你有兴趣的话,可以关注我们,我们会填上这个坑的~