科学保养锂电池,这些方法让你的手机更耐用

从 Apple 的「电池门」开始,越来越多的用户注意到「电池老化」这个问题,不少人已对手机中的这块不可拆卸的电池泛起了爱护之心,「锂电池保养」这个话题也是来回翻滚、经久不息。再说回 Apple,他们在电池门后便采取了一系列的行动:在 iOS 11.3 中给出了「电池健康」选项,正在测试中的 iOS 13 beta 中新增加了「优化电池充电」来减缓电池老化,其官网甚至新增了许多关于电池使用的中文文档。

iOS 13 beta 中的「优化电池充电」功能。感谢 Neko1 提供截图

那么从消费者的角度出发,我们是否有必要采取额外手段来保养手机电池、延长其寿命(Lifespan)?如果需要,电池保养需要注意哪几方面?关于保养电池,厂商们做了哪些努力,作为消费者和用户,我们又可以做些什么?

前言:有必要对电池进行额外保养吗?

一句话来回答这个问题:作为消费者,如果不是特别在乎手机电池老化的带来影响,请随意使用,不需要保养。

首先,无论是智能手机还是电池,都是作为消耗品被设计、生产和使用的。作为消费者的我们只需要使用即可,电池使用寿命应该是手机厂商或是电池厂商来负责维护。再者,在手机更新换代越来越快的今天,或许在电池彻底报废之前,旧设备就已经被新欢取代,毫无更换电池的必要。最后再再再不济,电池真的用到报废,换一块电池看起来也不是那么高昂的代价。

可对于部分有特殊需求的少数派来说,手机电池依旧需要一些额外保养

这些特殊需求可能是想将旧设备留给家人继续用下去,或是想在出二手的时候留一个「未拆未修电池健康度高」的美名,甚至单纯是出于节俭的习惯……再小的需求也值得被重视,那就让我们一起看看如何保养电池吧。

如何为锂电池「延缓衰老」

从原理出发,只要先了解造成电池老化的原因,再根据这些原因给予电池针对性的保护,我们就能达成「保养电池」的目的。

电池大学(Battery University) 在 How to Prolong Lithium-based Batteries 一文中详细地介绍了让锂电池老化的多种因素。如果大家感兴趣的话,可以点击链接来仔细探索电池爱憎分明的一生,不过因为篇幅限制,本文仅简单谈一谈其中几个因素。

第一个因素是循环(Cycles)。这个在 Apple 的官方文档中已被统一写作为「充电周期」,方便理解的话你也可以认为是放电周期,其 定义 为「当放电量达到电池容量的 100% 以后,即完成了一个充电周期。」

充电周期的定义

在电池大学的文章中,你也可以找到类似的定义,即放电深度(Depth of Discharge)决定了电池的循环次数,一个完整的循环就是 100% 的放电深度,锂电池的实际容量则会随着循环/充电周期次数增加而略微减少。

这种因循环而造成的容量减少有一条及格线,比如 Apple 对于 旗下产品内置电池的寿命承诺 为,iPhone 用户的电池可以在 500 次循环后依旧保留 80% 的健康度,iPad、Apple Watch、MacBook 则是 1000 次。

不过,我们并不能单凭循环次数来评估电池寿命。许多人可能听说过「不要给手机充电一整晚」、「不要把电池用到关机」这样的说法,其实这样的说法有一定的道理,这也是为什么前文引入放电深度这个概念的原因:放电深度越小,越能延长电池寿命,充电同理。

换句话说,我们同时还要避免深度充放

容量损失与放电深度的关系

从这张图中我们可以看到100%-25%(黑色)容量损失最快、寿命最短,85%-25%(绿色)其次,75%-65%的容量损失最慢、寿命最长。

因此如果综合考虑电池的寿命和日常可用性,按照电池大学「部分充电比完全充电更优」的说法,在不追求长续航的情况下,尽量保持电量百分比在 30% 到 80% 的区间内。在接受 The Verge 采访 时,来自 Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS)  的工程师 Venkat Srinivasan 也给出了同样的结论。

注:考虑到电量计校准问题,可以定期进行一次完全充放电来校准电量,避免遭遇跳电等电量百分比显示不准确的情况。

除了上述充放电的因素,环境因素的影响也不小。极限高温和高充电电压将会影响电池的寿命,前者会加速电池不可逆的容量损失,后者虽然可以提高电池容量,但会加速衰减电池的循环寿命。

高温存放电池和不同充电电压对电池寿命的影响

尤其需要注意极限高温带来的影响,一般来说,最好不要让电池温度超过 35 摄氏度。

 Apple 给出的温度范围

到此为止,我们一起回顾下那些让电池加速老化的凶手:深充深放、高温、高充电电压。为了让电池的服役生涯中尽可能拥有更长的使用寿命,厂商们又做了哪些努力呢?

并不矛盾的快充与涓流

相信不少朋友在读到前文「避免超快速充电」时,可能就要眉头一皱并提出质疑:时下的智能手机快充可都成了标配,你却说快充伤害电池寿命应该避免,厂商这么做是自相矛盾吗?

其实不然,一方面,由于电池制造工艺的改进,快充带来的负面影响已经不如过去那么明显,但用户对快充的需求却是与日俱增的;另一方面,为使快充对电池寿命的影响尽可能地小,厂商们也在不断改进快充技术、优化充电策略。

以我们熟知的策略「涓流充电」为例,为了保护电池寿命,很多厂商都不会放任快充状态到电池满电,而是到了某一个电量百分点的时候使设备脱离快充状态,降低充电电压、电流,进行涓流充电,渐缓地充满电池。

 Apple 的「快充为便捷,慢充保寿命」真是再贴切不过了。

正是出于这个原因,大多数厂商都会将快充速度的宣传重点放在「充电 xx 分钟可用 x 小时」,而非充满电实际需要多少时间上。一些比较旧的支持快充的手机,甚至在电量高于 60% 时就早早关闭了快充。

另一项用户看不见的电池保护手段相对底层——几乎所有的手机都配有基础的电池性能管理系统。这个系统包含了电池内部的电压管理、在极限温度下的应对措施等这些细致入微又不可关闭的机制,举例来说,如果在炎热的夏天使用手机频繁拍照,让机身温度持续升高并触碰阈值,系统就会弹出警告并强行停止相机应用。

图:GizmoTimes

从某种方面来说,这种对电池的高温保护同时也利及了手机内的其他元器件。

在避免深充深放方面,厂商还会在不明显影响续航的前提下,刻意冗余出一小部分的电池容量,以此来延长电池的寿命。随着大众对电池健康度的关心,避免深充深放的保护机制也渐渐从底层上浮为用户可视可控的系统功能,比如文章开头所提到的 iOS 13 的「优化电池使用」选项,再比如索尼系统一直以来就搭载的 Battery Care 功能。

索尼 Xperia 1 所搭载的电池保养功能 Battery Care。感谢 @John 提供截图。

这些功能或是利用某些智能算法、或是通过新起的机器学习,来自动判断电池应该在何时停止充电、何时充满。Xperia 1 所搭载的 Battery Care 还可以由用户来对这些项目进行自定义设置。

遗憾的是,在大部分的手机系统里,这种实用的电池保养类功能依旧缺席。如果手机系统中没有提供这项功能,有没有相关的工具来弥补这个遗憾呢?

如何自己进行电池保养

在上一章节,我们了解到充电策略、电压管理、过热警告等都已经交由厂商处理,因此用户可以做的主要在于避免电池的深充深放。

具体而言,用户能够做的,其实就是「减少手机处于 80% 以上电量的时间」。

对于 iOS 12 用户来说,耐心等待 iOS 13 正式版推送,或是提前加入  Public Beta 公测计划,获取 iOS 13 的同时就会拥有电池保养功能,只需要在电池健康设置项下开启「优化电池充电」即可。

iOS 13 beta 中的「优化电池充电」功能。感谢 Neko1 提供截图

在开启这项功能后,iPhone 会借助本地机器学习、基于用户的使用习惯来有根据地调整充电策略。举例来说,在手机一整晚都连接到电源的情况下,系统只会让电池充到 80%,然后在次日清晨用户拔下电源之前才尽可能地将电池充满,既避免了深充,也能保证当天的正常续航。

Tips:想了解更多关于 iOS 的电池保养相关知识,可以查看我们之前的 文章 。

而对于 Android 用户来说,非 Root 用户可以尝试 「精准电量」(AccuBattery)这款应用,Magisk Root 用户则可以尝试 Advanced Charging Controller(下简称 acc)这个模块。

精准电量的首次启动引导图

如果仔细查看精准电量应用的用户引导说明,我们可以发现其关于电池保养方面的 理论依据 与电池大学的一致,都推荐用户充电到 80% 为止,据称这样「能将电池寿命延长 200%」。

不过非 Root 状态下第三方应用无法触及到底层的充电控制,因此精准电量只能通过「检测实时电量->电量上升至设定百分比->发出通知提醒用户停止充电」的方式来控制电池的百分比范围。

智能手机发出提醒拔掉充电器,感觉还挺奇怪的

精准电量与众不同的一点在于,基于上述的理论依据得出了一套预估电池损耗的办法:滑动圆环来自定义充电阈值时,会给出此次充电所会造成的损耗,以及充电后大致的可用时间。

整个应用最大的特色就是「量化」,无处不在的数字,根据你的使用习惯、充电情况来统计出关于充电、放电、电池健康的各种数据,个人建议着重关注以下几个数据:

  • 充电状态下的电池温度、电压、电流,以及当前预估的电池容量;
  • 放电状态下的平均电池使用情况(熄屏、亮屏)以及充满电后的待机时间,这两项数据会随着使用越来越精准;
  • 电池健康中的估计电池容量、每日电池损耗。
精准电量的主要功能

精准电量可以评估每一次充电造成损耗,能够提供保养电池所需要参考的几乎所有数据,还能额外根据充电情况来估算电池的健康度。不过受限于非 Root 的工作模式,精准电量在功能上就存在着天花板,比如像充电电流这样的数据可能无法精确取到,造成电池健康度评估偏差;比如停止充电需要用户听到提醒后手动断开,略显繁琐。专注电池保养的 Advanced Charging Controller 作为 Magisk 模块的天然优势,就是高权限、全自动。

一般来说, 刷入模块并重启一至两次后,acc 就能够以默认的电池保养配置工作下去,用户不必操心什么,是一款「刷完就忘」类型的模块。默认的电池保养配置 可以在模块的说明界面查看,充电到 60% 时开始放缓,在 80% 时停止充电等,放电到 70% 重新开始充电,是比较经典实用的电池保养配置。

ACCA 的主界面、电池保养配置修改、配置切换。

如果想要自定义电池保养配置,对于熟悉命令行的用户来说,可以在具有 root 授权的 shell 中 输入指令 来更改设置、查看参数、检查工作情况、导出运行日志等。对于不太熟悉命令行指令的普通用户来说,想自定义配置的话就只能使用 ACCA 这款应用。ACCA 给出了对大多数用户更为友好的图形界面,还预设了三种电池保养配置,添加了电池状态的显示。

需要提醒的是,模块刷入、使用均有风险,如果遇到无法使用、表现不正常的情况,可以尝试阅读说明中的 TROUBLESHOOTING 章节,或是直接卸载 ACCA/模块放弃。尤其是还在开发初期的 ACCA,在我的实际测试中,不同配置的切换需要手动停止、启动一次 acc daemon(后台常驻程序)方可生效。

附录:这样查看电池健康度

也许读完了本文后,你只是单纯对「电池健康度」这个指标起了兴趣,想要查看手中设备的电池健康度。本章节就简单罗列一些查看电池健康度的工具。

在 iOS上,自带设置中的「电池健康」是由 Apple 给出的第一方数据,无疑是最为准确的,售后的检测结果应该也相差不远。另一个方案就是利用电脑上的第三方工具读取手机系统日志,从而评估出一个电池健康度,这类工具有常见的有 iMazingcoconutBattery 等。

自带电池健康管理、iMazing、coconutBattery 对同一台手机的电池健康度展示

实际使用中,iOS 自带的电池健康度更准确,但通常会比第三方的评估数据偏高,这很可能是因为 Apple 采取了前文所说的办法,预留了部分电池容量。如果像我一样拥有一台换过第三方大容量电池的 iPhone,就只能在第三方工具里找到真实的健康度。iPadOS 没有内建电池健康,查看电池健康度只能依赖第三方工具。

macOS 上的电池健康度监测工具

在 macOS 上,这类工具就更多了,前文提到的 coconutBattery 也可测量 MacBook 的电池健康度,著名的系统监视应用 iStat Menus 也可以在电池项中查看到当前的电池健康度。

到了 Android 这里,其实并没有什么太好的测量电池健康度的办法,唯一能确定的只有「Battery Health: Good」这样模糊的、定性的字眼(见上文 ACCA 的截图)。想要得到一个精确的的量,可能还需要求助精准电量,它会根据用户日常充电情况给出一个电池健康度估算值,我对这个估算值的评价是:符合日常使用的感觉,但不太准确。厂商的涓流充电策略会极大影响估算的准确度,想要测出一次略准确的电池健康度,一定需要花费好几个小时深度充电到不再涓流为止。

想测一次电池健康度还真不容易

另一个碰运气的办法是在手机的 shell 中输入指令 cat /sys/class/power_supply/bms/uevent (无需 Root 权限)来获得一串关于电池的数据,但其中 POWER_SUPPLY_CHARGE_FULL 这个参数一直没变让我不敢确信这是真实的电池健康度。也许各个厂商的政策各不相同,导致这串数据并无什么实际参考意义。

结语

从消费的角度来看,电池作为消耗品被制造,厂商又推出一系列举措来保证电池的可用寿命,我们并不需要花费太多时间精力在电池保养上。

但是从个人情感上来说,无论是出于节俭,还是出于曾经的电池门带给我的不安全感,平时我都会更加爱护手中设备的电池,采取的措施包括但不限于:

  • 在不急用手机的情况下采取慢充(感谢 Apple 为广大消费者提供的大量 5V1A 慢速充电头)
  • 在身边有电源可以随时充电的情况下,让设备的剩余电量保持在 80% 左右,确定外出后再开始继续充电。
  • 在夏天换用不积热的、轻薄的手机壳。
  • 手机待机的时候屏幕朝下。
  • 偶尔深度充放一次设备,以校准电量计。

欢迎专业人士对本文进行指正、补充,最后也祝愿全天下所有的电池「长命百岁」。

参考资料:

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路中南

路中南

啊不行了别看了好害羞啊

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