手机正确的充电方式

　　有一篇文章叫《手机充电的正确打开方式》，众多媒体转载，看到这个题目的时候，我扪心自问，从业十几年，接触手机电池、工业电池等众多锂电池，有正确充电方式么？好像没有，只有合适的充电方式，历来设计都是向实际使用妥协。比如现在的快速充电，大家都知道对电池有害，但是大家更需要用手机，所以它很合理。

　　为什么我会说这篇文章作者不是一个电池从业者，甚至可能没做过电池设计工作呢？首先，这个文章的出现，是非技术论坛先出现的，如果是闷sao的技术人员，是不会将这种看似的文章发表在非技术论坛上的，太掉价了吧，怎么也得搞几个别人看不懂的曲线图吧。

　　另外，这个文章一点原理性的东西都没有解释，反而给出很准确的数字，不谈原理空谈数字很符合现在谣言的规律，比如常用谣言说：某地区因为污染肺癌高发达10%，什么致病不知道，哪种肺癌不知道，但是10%的数字看着好准确。可实际上，越是科学越只能给个范围，所以“科普文章”一旦出现准确数字，就要小心上当。

　　比如这篇文章中第三条：维持65%~75%之间，不知道这个数据是怎么来的，但是对于电池来说，这个范围可能就是3.78V~3.9V之间，依靠人或者充电器来控制？对不起，0.12V的差异不好做，这个数字可能就是拍脑袋拍出来的。

　　一、锂电池的工作电压范围

　　手机上常用锂离子聚合物电池，是正负极加中间隔膜卷起来的结构，内部灌有电解液，通过电化学方法实现充放电，具体方程式我不，就不献丑了。电池中存储的是电量，但是我们计算的时候却测试的是电压，因为我们没有办法准确统计到底多少电子流入流出，而锂电池在恒流放电过程中，大部分时间电压都是线性的，比如我刚刚测试的一个放电曲线，放电电流100mA持续4天，3450mAh的松下18650电池（要有数据支持，一定要有几个别人看不懂的曲线图）：

　　所以实际设计中是用电压来粗略的标示电量，而手机为了更直观，将检测到的电压分为不同的百分比来操作，但是哪是0%哪是100%，各家定义不一样。比如，苹果1刚出来的时候，大家说诺基亚一格电更耐用，苹果的一格电就要赶紧充电了，实际上就是两种机子定义的0%位置不同造成的。手机可能在3V会进入保护；而动力电池，比如滑板车之类的，可能会放到2.8V、2.5V进入保护或者直接就没有低电保护（比如无人机，由于瞬间电流非常大，所以往往没有保护板）。不同产品对于、的保护电压定义不同，工作电流不同，那么对于电池的损伤也就不同，手机一般可支持1000充电循环，无人机就只支持100充电循环，而且，保护电压要比电芯的极限电压还要收紧一些，以保护电芯。所以不谈电压电量只谈百分比，不谈使用只谈保护，这是砖家。

　　例如我本次使用的18650 松下电芯，极限电压是2.5~4.4V，其保护板的参数如下表，但我的设备工作范围被限制到3.4~4.2V，比保护电压范围小。这种情况下，就算是“充满电”4.2V也没有到达损伤电池的极限，对寿命几乎没影响。

　　二、锂电池充电电流能力

　　电池有一个参数叫“C”，C的意思是1倍的电池容量，也就是持续工作1小时的电流，比如3000mAh的电池就是可以3000mA（3A）工作1小时。这是一种简单计算电池工作时间的方法，也是电池工作电流的重要标志。例如手机电池，一般允许1C充电，3C放电（通常放电电流比充电电流要大）；动力电池可能会做到3C充电、10C放电，甚至会有25C等更高的放电电流。

　　对于手机电池来说，1C充电就是大约3A的电流（约12W），这是手机电池能允许的电流值，而目前我们常用的充电器是1A，远小于电流限值，所以可以认为是非常安全的，对寿命几乎没有影响，当然，如果不追求时间，充电电流越小越好，只要耐得住寂寞。

　　通常估算电子产品的寿命就是温升10℃寿命减少一半，而电池充放电时候电流越大，发热也就越大，会导致寿命缩短。现在手机的高速充电，实际上是加速了电池的损伤，建议大家不是急需的情况下充电电流越小越好。而且，尽量充电的时候不要做大功率的操作，比如打游戏，会导致手机发热迅速增加，不光是电池，整机所有零件寿命均大大减少，只是电池影响会表现得更加明显。但这种衰减是温度引起的，不是充电。

　　三、手机充电系统结构

　　那么实际充电过程中电池电压是怎么变化的，充电到底有没有害，需要大家了解一下手机充电的结构，以及各部分的保护能力。正常手机充电的部分是可以分为四层，结构如下：

　　充电器

　　手机充电管理电路+放电电路

　　电池内置保护板

　　电芯

　　1、充电器多数设计是恒压供电，5V/1A比较通用，输出恒压5V，输出电流1A。

　　由于是初级220V，次级5V，有可能直接接触人体，所以对于耐压、漏电流等都有严格地要求。充电器不一定要进口的或者原装的，一定要是正规的，就算是二手货或者旧货，品牌的充电器也比山寨的要好，一般情况下一个满足安全要求的5V/1A充电器出厂价少就在10元左右，如果售价接近甚至更少，那就基本不用考虑了。品牌的充电器要经过，所以用料比较好，安全性有保障，对于过流、过压、欠压、输出短路等都有很好的保证，即便去舔DC接口都不会有问题。但是山寨电源虚标严重，而且安全性也差得多，能把手机充爆甚至电死人的，基本就可以认定是充电器有假。

　　现有的品牌电源中控制IC都会有关断功能，也就是充满电以后因为充电电流过小，就会把电路切断，所以，插着一夜的充电器早晨摸是冷的，因为早就关断了。手机也就不会一晚上一直充电，寿命不受影响。但是对于充电器，初级线圈是一直接着220V的，即便是关断情况，初级也是待机工作状态，时间长会老化，减少寿命，所以是充满电以后给充电器断电，这不是为了保护手机，是为了保护充电器。

　　也正因为如此，所有建议手机一开始使用的时候充电12小时以上的文章，大家都可以忽略了，因为充电器根本就不会持续供电那么久，下文的充电模块也会主动关断充电电流，即便插着充电线，都已经是无用功了。

　　2、如下图所示，手机内置的充电模块充电曲线基本类似，都是控制电流，大体分为四个阶段：涓流、恒流、恒压、截止。

　　一开始充电时候为了使电池顺利进入充电状态，大约100mA进行充电状态的激活（不是新电池的激活，锂离子电池首次使用不用激活），然后几分钟后进入恒流充电状态，基本上维持1A的充电电流（以5V/1A为例），这时候电池电压会接近于线性的上升，直到大约4.1V~4.15V左右，电池接近满电，开始进入恒压充电状态，电流接近线性的下降，电压会稍微有点上升至4.2V左右基本不变。此时手机可能显示已经是100%状态，因为这个信号是充电管理IC给MCU的一个“CHG”充电状态的信号，表示已经满电，但是实际上，不好意思，充电管理IC仍然在偷偷的给电池充电！

　　因为这时候的电压是虚电，此时拔电电压会下降一些，就像是人吃饭刚刚有饱意，可以不吃，但是要吃还能吃不少。这个状态可能会维持半个小时甚至更多，如果不拔电，那么电流会持续降低到100mA以下，充电管理IC才会真正关断电流，即截止。所以，看到的100%并不是真正的满电，对于电池保护也就没啥意义。

　　由于手机内部有充电电路，所以充电器才可以随意使用，无论是1A/2A还是电脑USB的500mA都可以正常充电。而且，正因为充电管理IC的存在，才保证充电时电池不会出现过压、过流问题，电池才安全可控，也正因为它的存在，电池的寿命才能够得到保障。

　　放电并没有特殊的保护IC，而是MCU不断检测电池电压，一般低到设定值，就会亮红灯，提醒要去充电，而到了3V可能就直接关机了。正常使用是不会放电到电池的极限电压，即“放死”。所以大家不用纠结自动关机以后电池是不是有影响，正常使用偶尔几次完全没问题。

　　3、电池保护板是和电芯封装在一起的，常看到的手机电池是一整块，但是内部都会有一块保护电路在里面，这个电路的作用是保护电池的极限状态，一般是4.28V，2.8/2.5V，电流2A/5A/10A等，视电芯参数和设计而定。

　　例如下图这种就是我们常见的手机电池保护板的样式：

　　有的人测试后会奇怪，说电池保护到2.8~2.5V这时候不是电池会放死么，为什么不设置到3V，因为3V的保护是第二层手机放电过程中由MCU程序设定的，电池保护板是在第二层保护基础上附加的保护。有的系统设计是3.4V关机了，电池保护板就可以设置到3V关断；如果设计是3V关机，电池保护板就要设置到2.8V甚至更低关断。这个参数并不是固定的。而电芯的极限电压更低，例如松下18650工业级是在2.5V，比一般的锂电池都要低一些，的说法是在3.4~2.5V之间大约还有30~40%的电量可以使用。

　　一般充电都是4.2V，这点比较一致，所以电池保护板一般过充保护在4.2~4.4V之间（例如本文个表格中松下电芯保护板的过充保护电压设计）。一旦充电管理IC误动作导致电压过高还继续充电，锂电池保护板就会切断充电电流，防止过充，所以，实际使用中不用担心持续充电把电池充爆的情形。

　　过流保护是防止放电的时候电流过大损坏电芯，所以根据实际需要来调整，电流小保护电流也就小，电流大就要改大，、保护板散热就要设计的有足够余量。

　　由于前面有多级的保护，所以手机上很难出现电池保护板起作用的极端情况。

　　4、电芯内部结构也在对于过压、过流有物理上的保护，有泄压阀、离子膜等高科技的结构，当内部出现损伤的时候会出现膨胀、漏液等，这时候电池是真的受损了，不能继续使用。

　　裸电芯对于静电也是比较敏感的，电压稍高就会可能造成暗伤，不过放心的是，由于电芯在层层保护之下，实际使用不会受到静电损伤。

　　如前文所述，电芯对温度也比较敏感，所有的充电循环寿命都是基于25℃使用时测试的，如果温度超了，大家可以自己估算一下还剩下多少充电循环。

　　前两年手机App会有一些电池医生，声称可以涓流充电维护电池寿命，脉冲充电重新激活电池，这里可以负责的告诉大家，这些都是错觉！App运行在MCU中，根本没办法管理到充电IC，这两个基本是独立的，所以不存在App能控制涓流充电的能力，硬件上没设计的功能，软件再花哨也不能编出来。

　　四、综上所述：

　　手机发展到现在，锂电池使用已经非常完善。无论是充电池的高压隔离、恒压、欠压等保护措施，还是手机内部的充电电流、电压的管控，层层保护之下都已经将电池使用的范围设定在安全工作范围内，这个范围是经过众多厂家的实验和验证，在这个范围内可以随便使用，随意充电。虽然说随手充电对电池的确更好，但是影响没有想象中的大。

　　一个直接的证据就是如果满充满放对于手机电池损伤很大，手机使用说明书中必然会有这一条的警告，但是大家翻一翻自己的说明书，可以看到有避免潮湿、过热等警告，但是就是看不到电量要注意的问题，也就证明手机厂家认为这样的操作危害不大。

　　现实使用，大家觉得手机耗电突然很快，往往不是电池的问题，而是系统、APP、温度等造成的影响，还有像我前面说的一边充电一边打游戏，手机都烫手了，对电池寿命影响很大。所以大家更应该关注的是良好使用习惯，而不仅仅是充电问题。

　　再说一句：一定要用品牌充电器！前面所讲的所有的保护都建立在充电器是好的情况下，如果充电器质量差，那么首先会损伤手机内充电保护电路，进而损伤电池，极端情况下，初次级之间击穿了，人还会有性命危险！