今天小編分享的健康經驗:手機凍關機?把7台手機塞進冰箱後,我發現事情不簡單,歡迎閲讀。
這是一個真實的故事:在幾年前的一個冬夜,在柴司打了一天工的小陳,走進了零下十度的寒風,掏出手機準備打個車。
在苦等 15 分鍾後,他的手機 ....凍關機了……
你可能也經歷過類似的場景。這就是小陳要做這期選題的最初想法,到底為什麼他的破手機在冬天掉電這麼快?能解決嗎?
視頻版
↓↓ 看完這個視頻就知道了 ↓↓
↑↑ 信我,真的超級好看 ↑↑
圖文版
那天小陳到家的第一件事,就是拿起充電線插進手機。然後發現,手機的電量,幾乎是滿的……
所以 ...... 有沒有可能,手機并沒有被凍 " 沒電 ",只是誤以為自己沒電了呢?
在一頭扎進知識的海洋之後,小陳發現自己是對的。問題的關鍵,在于 "電壓"。
我們的手機之所以知道自己還剩多少電,主要靠測量電池的電壓。小陳當年用的 iPhone6S Plus 在滿電時,會對外產生大約 4.2~4.4 伏特的電壓;随着電量降低,電池對外產生的電壓也會像這樣下降。
在這個過程中,手機會不斷測量電池的電壓。并通過算法,反推出一個 " 電池電量 "。
所以手機顯示電量在 15 分鍾内就從 100% 降到 1%,其實根本不是因為電量真的耗完了,而是電池的電壓撐不住了。
那為什麼温度一降,電壓就撐不住了呢?這個問題的答案,就寫在小陳查到的這篇論文上:因為低温會降低電池内電荷的傳遞速度。
我們之前在這期視頻中介紹過锂電池的原理:很簡單,就是電解液中的锂離子可以通過隔膜,由負極移向正極。為了保持電荷平衡,電子會從正極移向負極。所以電流就產生了。
而問題在于,在低温環境下,電解液會變得粘稠,甚至凝固;同時,锂離子在電極内和電極表面的移動速度也會變慢。在這兩方面的作用下,锂電池的内阻會增大,導致電荷的傳遞速度下降,所以電池的電壓就下降了。
當電壓一路降到 3.3~3.4 伏特以下時,你的手機就會判斷,自己可能應該大抵是沒電了,于是就會自動關機。
直到恢復至室温,锂離子正常轉移,電量顯示才會恢復正常。
講到這裏,小陳最初的疑問," 為什麼他的破手機在冬天掉電這麼快 ",已經解決了,就是低温讓手機電池的内阻增大了而已。
不過,這個原因聽起來沒什麼特别的,按説手機廠商稍微優化一下電量算法,就能讓電池在低温下工作吧?手機廠商們卷得這麼厲害,為什麼沒人去做低温模式,拿出來好好吹一波呢?
反正稿子篇幅還沒湊夠,小陳二頭扎進了知識的海洋。這次他找到的答案,叫 "死锂" ——會導致爆炸的那種~
" 死锂 " 是由正常的锂離子沉積而來的,但卻無法還原成锂離子,一旦形成,就只能爛在那,越積越多,無法再參加正常的充放電反應。
我們的手機,之所以用一段時間後續航就沒以前那麼好了,很大程度上就是因為電池裏的 " 死锂 " 變多,讓電池的總容量下降了。
而低温,正是催生 " 死锂 " 的罪魁禍首之一。而且相比于電池掉容量," 死锂 " 的另一個危害更致命——它會增加電池的自燃風險。
在低温環境下,锂離子會更容易在負極聚沉形成 " 死锂 ",這部分死锂往往會長成枝晶的結構,不斷生長;直到某一天,它有可能刺穿電池内部的隔膜,讓正負兩極直接連通,形成短路,從而引發自燃。
但一個手機電池的短路能有多大危險 ..... 好吧是挺危險的。
由于 " 死锂 " 的存在,低温會增加手機爆炸的風險。所以絕大多數廠商要麼禁止手機在低温環境下充電,要麼直接觸發低温保護功能,自動關機。説到底,還是為了别出安全事故~
而且再想一下,冬天手機凍關機似乎也不算太大問題。真想用的話,用自己的體温温暖温暖它不就行了?也許這就是用愛發電吧……
本來,這期視頻就可以到此結束了。手機電池不抗凍,是因為低温會降低電池的電壓。同時低温會增加電池自燃的風險,所以大多數廠商并不會強行讓手機在低温下工作。
不過 ...... 尴尬的是,當小陳把整個思路跟我們溝通完之後,大家卻表示,好像并不是所有手機在低温下都會掉電或者關機。
為了嚴謹起見,小陳還征用了 7 台手機放進冰箱,結果發現其中有 6 台的電量都絲毫未變……
這是為什麼?難道是手機廠商已經偷偷改進了電池在低温下的表現,但又很低調地拒絕宣傳?
按照我們對手機營銷力度的了解,這比柴司明年就上市更不可能 ...... 所以小陳三頭扎進了知識的海洋,想看看為什麼現在的手機不那麼容易像以前那樣被凍關機了。
而這一次他刨出來的東西,居然是 "快充技術"。
快充技術和電池耐低温有什麼關系?只能説,是陰差陽錯的關系 ...... 具體來説,是這麼一段話。
翻譯一下就是,想要做一款 " 快充電池 ",最關鍵的就是把電池裏的電解液、隔膜和負極材料,都做得更方便锂離子移動,減小電池内阻。
還記得剛才説的嗎?低温時電池 " 掉電快 ",就是因為電池的内阻變大,電壓降低,導致手機以為自己沒電了。而快充技術要求減少電池内阻,這不就順便緩解了低温掉電快的問題嗎?
具體來説,在快充技術中,為了匹配更大的充電功率,锂電池需要用更高電導率的電解液,和更薄厚度的隔膜,提升锂離子的傳遞速度。
另外,也可以在傳統的石墨負極中,添加硬碳等更高級的材料,用來提升锂離子嵌入和脱離的效率;相比于結構規則的石墨,硬碳更加無序復雜,锂離子可以更輕易地在電極與電解液之間移動,避免沉積,這就剛好解決了容易形成 " 死锂 " 的問題。
所以,原本是為了提升充電速度的快充技術,卻恰好捎帶手緩解了很多手機電池冬天容易掉電的問題。這何嘗又不是一種買一贈一~
當然了,低温還是會降低我們手機的電池性能。但畢竟整體性能抬高了,正負一抵消,現在大冬天的至少也能用了呀~
以上這些,這就是我們在探索 " 為什麼手機電池不抗凍 " 時的故事。除了知道了電池不抗凍,是因為低温會降低電池電壓之外,還意外的發現雖然低温仍會影響電池性能,但随着快充技術的發展,它們現在已經沒那麼不抗凍了。
而锂電池,可不光是用在手機裏,你可以在無窮無盡的產品中發現它們的身影——包括車。我們在查資料時偶然發現,為了讓電池在冬天維持續航,各類電車用上了很多 ...... 奇形怪狀的技術。
比如雖然是電動車,但有的車也會在車身上安一個柴油機燒點熱水給電池加熱,當然這就是下一個話題啦~如果你有興趣的話,可以關注我們,我們會填上這個坑的~