关于电子设备的配置和材质讨论，独立思考，了解专业，远离X子（五）

这一集讨论一下电池和充电
1）关于锂电池
锂离子电池的正极材料通常包括钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。这些材料因其高能量密度、长循环寿命和相对较低的自放电率而被广泛应用。钴酸锂是常见的正极材料之一，具有较高的能量密度，但成本较高；锰酸锂则相对便宜，但能量密度较低；磷酸铁锂则以其安全性和长寿命著称，常用于需要高安全性的应用场景。

手机电池大多正极材料用的商业化的钴酸锂，其化学式为LiCoO3。它具有以下特点：（1）电化学性能优越：其具有大约140mAh/g的高比容量。循环稳定性优异，其电池寿命能达到千次以上。并且钴酸锂具有＞3.6 V的高电压平台。这些电化学特性使以钴酸锂为正极材料的电池体系具有循环稳定性好，输出电压高和能量密度高的特点，从而广泛应用于手机等电子产品。（2）加工性能优异：钴酸锂振实密度大，有利于提高电池体积密度。（3）其它：体积小、无记忆效应和耐高温等。

负极材料主要包括石墨和硅基材料。石墨是传统的负极材料，具有较高的导电性和稳定性，但其理论比容量较低。硅基材料如硅碳负极通过结合硅和碳的优势，提高了电池的能量密度和容量，但需要解决体积膨胀的问题（据说S厂的NoteX爆炸事件，就和锂电池空间过于狭小，膨胀后无法吸收，造成积压后内部热量聚集导致，当然这个不是硅碳负极的电池也存在膨胀，总之，电池使用的空间设计可不是闹着玩的小问题）。硅碳负极技术通过纳米化和碳包覆等手段改善了硅基材料的体积膨胀问题，提高了导电性和循环稳定性。

近期各大厂家竞相增大电池容量，就和这个硅碳负极有关，这也是我们芯片产业链自主化的一个受益领域。

2）充电策略和电池寿命关系
锂电池的寿命与其设计，材质，以及使用习惯密切相关。因为设计，材质这些在出厂时候已经定义，用户无法施加影响，因此使用习惯就成了电池寿命影响最大的变量。

a）尽量避免过放，这个即便厂家有保护设计，但由于电池带有自放电效应，长期存放亏电的电池可能导致不能充电

过放后不能充电可能有这几种可能：
1 保护板低压保护锁死，这个需要对电芯充电并激活保护板。不过这个功能现在很少见到了，现在很多保护板都支持对零压电芯充电。
2 电芯过放电后电压低于保护板的低压保护值，保护板一直处于低压保护状态。恢复方式同1
3 电芯过放至电解液分解产气，导致安全阀打开，电芯失效。
4 电芯严重过放电到负极SEI膜分解/正极析铜，正负材料变性导致电芯失效。

b）尽量避免过充：
过充指锂离子电池过充时，充电电压超过设定的电压，如电池额定电压3.7V，满电电压4.2±0.05V。也就是最高电压4.25V，超过了4.25V就叫过充，过充对电池有什么危害呢？过充时，电池电压随极化增大而迅速上升，会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解，产生大量气体，放出大量的热，使电池温度和内压急剧增加，内部隔膜融化或收缩，导致正负极材料接触短路，存在爆炸、燃烧等隐患。

c）避免充满或者亏电情况下长期保存。电池内部存在自放电，因此亏电存放很容易导致过放。通常不建议将电池充满，因为锂离子会向负极汇集，导致正极锂离子变少，长期存放电池就会坏掉。

3）一些策略的讨论
a）电池大小---手机一天。大小，厚度，重量，以及待机时长的平衡。
当前手机电池多数在4000-7000mah，因为硅碳负极电池的引入，电池容量现在突飞猛进。但硅碳负极电池设计时候需要考虑电池鼓胀问题，以及该类型电池的循环寿命问题。一般而言5000mah一半够用8小时了。更大的电池 意味着可能更厚的机身，更多成本，以及对设计空间的更多要求。

如果是重度用户，可以考虑更大电池容量的设备，不过电池容量不是待机的唯一决定因素，和设备的平台，调度算法也有很大关系。象苹果这样的设备，一般电池容量也在4000mah上下。

b）电池和调度的关系，激进的调度可严重影响待机体验
手机或者平板最耗电的几个器件：CPU, GPU,屏幕，以及射频功放。 CPU GPU和芯片的能耗比直接相关。屏幕一般而言，OLED的屏幕耗电比LCD要好，当然和屏幕的亮度有关。射频功放和信号强度有关，如果距离较远，或者噪声很大，那么射频发射单元就得加大发射功率。

另一个是和CPU的调度算法相关，有些偏性能倾向的手机或者平板，那调度就相对激进，功耗就比其他厂家设备大很多。差10%-20%是有可能的。这个方面，华为和荣耀相对比较保守，相对平衡的要好一些，这主要是之前的GPU Turbo技术相关的一些改进，也用到了CPU的调度优化了。

c）为啥ROM升级完毕后，待机感觉差了，手机也容易发热。
ROM升级后，Android系统会做一些dex文件优化，以生成效率更高的二进制代码（不然就只能解释执行，效率太低了），这个过程有可能陆陆续续持续2-3天。因此升级后的几天，这些多出来的优化，可能造成待机变差，同时有可能发热。

和上面对应的一些技术：
1）青海湖电池----硅碳负极电池的一种应用。
2）接近满电时候的电池充电策略，避免过充的同时，保证充电安全（一般降低电流）；

充电在80%冲到100%的过程，和37%冲到80%的过程是不太一样的。 举一个不是很恰当但是可以帮助简单理解的例子。现在有一个橡胶充气球，完全没气的气压是 0 bar，完全充满气到爆炸临界值是8 bar。现在工程师出来设计，定义当气压为 1 bar 的时候，这个叫做0%的气量。当气压为 6 bar 的时候，这个叫做100%的气量。当你从1 bar打气打到 5 bar 的时候，其实需要的力气不是很大，而且橡胶球扩充的时候橡胶形变寿命折损也不是很大.但是从 5 bar 打气到 6 bar，你会发现明显需要的力气更多了，而且橡胶球内部顶着的气体压力也更大了，寿命折损自然也就大了。类似的原理，锂电池所谓的0%电量和100%电量也是工程上定义的一个较为合适的使用区间。37%冲到80%的过程，充电电压逐步升高至稳定。最后面80%到100%，需要高电压持续冲入，一般为了寿命考虑设计的是涓流充电。所以后面这段充电，时间较长，电压较大，对寿命折损也会微微多一点。
3）智能充电---智能充电模式的实际工作情形与充电习惯有关，不是所有充电场景都会遇到。您的手机/平板充电时没有停充，可能是系统还没有学习到您的充电习惯或者您没有夜间充电的习惯。请以产品实际情况为准。前一段时间论坛用户遇到的80%停冲就是激发了智能充电。识别方法：手机/平板充电充到80%或以上电量时，无法继续充电且充电的闪电图标消失。或者 手机/平板状态栏出现“智能充电保护”弹框或设置中的电池界面提示“已进入智能充电模式”。

4）电池健康度---一些机型支持这个特性，用户可以体验循环充电对电池寿命的影响。