手机电池保养

2024-05-1405:18:57综合资讯0

继“电池门”事件之后,越来越多用户意识到“电池老化”问题,对不可拆卸手机电池的爱护之心日益增长,“锂电池保养”成为一个持久的话题。苹果在“电池门”之后也采取了一系列行动:在 iOS 11.3 中推出“电池健康”选项,在测试中的 iOS 13 beta 中新增“优化电池充电”以减缓电池老化,其官网甚至新增了许多关于电池使用的中文文档。

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

从消费者的角度出发,我们是否有必要采取额外措施来保养手机电池,延长其使用寿命(Lifespan)?哪些方面需要注意?针对电池保养,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?

一句话总结:作为消费者,如果不是特别在意手机电池老化带来的影响,随意使用即可,无需保养。

智能手机和电池都是作为消耗品设计的,消费者只需要使用,电池使用寿命应当由手机厂商或电池厂商负责。在手机更新换代越来越快的今天,旧设备可能在电池彻底报废之前就被淘汰,更换电池似乎没有必要。即使电池真的报废,更换一块电池的成本也不算太高。

对于有特殊需求的部分群体来说,手机电池仍需要一些额外保养

这些特殊需求可能包括:将旧设备留给家人继续使用、在二手市场出售时希望保留“未拆未修电池健康度高”的美誉,甚至是出于节俭习惯……任何需求都值得重视,让我们一起探讨如何保养电池。

如何为锂电池“延缓衰老”

从原理出发,了解电池老化的原因,再针对性地保护电池,就能达到“保养电池”的目的。

电池大学(Battery University)在“How to Prolong Lithium-based Batteries”一文中详细介绍了多种导致锂电池老化的因素。感兴趣的读者可以点击链接深入探索电池的喜恶,本文将简要概述几个因素。

第一个因素是循环(Cycles)。苹果官方文档将循环统一称为“充电周期”,为了便于理解,也可以理解为放电周期,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。”

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充电周期的定义

在电池大学的文章中,也可以找到相似的定义:循环/充电周期次数决定了电池的容量,一个完整的循环等于 100% 的放电深度,锂电池的实际容量会随着循环/充电周期次数的增加而略微减少。

这种因循环而造成的容量减少有一个及格线,比如苹果对于旗其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。

我们不能仅靠循环次数来评估电池寿命。很多人可能听说过“不要给手机充电一整晚”、“不要把电池用到关机”这样的说法,其实这些说法有一定的道理,这也是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

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容量损失与放电深度的关系

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

综合考虑电池的寿命和日常可用性,根据电池大学“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,避免因跳电等情况导致电量百分比显示不准确。

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会影响电池的寿命,前者会导致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。

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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。

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Apple 给出的温度范围

让电池加速老化的元凶包括:深充深放、高温、高充电电压。为了让电池在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?

快充与涓流并不矛盾

相信不少读者在读到前文“避免超快速充电”时,可能有所疑惑,并提出质疑:时下的智能手机快充可都是标配,却说快充会损害电池寿命,厂商的行为自相矛盾吗?

其实不然,一方面,由于电池制造工艺的进步,快充带来的负面影响已不如过去那么明显,而用户对快充的需求却与日俱增;为尽可能减少快充对电池寿命的影响,厂商们也不断改进快充技术,优化充电策略。

以我们熟知的“涓流充电”为例,为保护电池寿命,许多厂商都不会让快充状态持续到电池满电,而是到了某一个电量百分点的时候让设备脱离快充,降低充电电压、电流,逐渐充满电池。

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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”,而非实际充满电所需的时间上。一些比较旧的支持快充的手机,甚至在电量高于 60% 时就早早关闭快充。

另一个用户看不见的电池保护措施相对底层——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、极限温度下的应对措施等细致入微且不可关闭的机制。比如,在炎热的夏天使用手机频繁拍照,导致机身温度持续升高并触碰阈值时,系统会弹出警告并强行停止相机应用。

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图:GizmoTimes

从某种程度上来说,这种对电池的高温保护也同时保护了手机内的其他元器件。

为了避免深度放电和深度充电,厂商会在不明显影响续航的情况下,刻意预留一小部分电池容量,以此延长电池寿命。随着用户对电池健康越来越重视,避免深度放电和深度充电的保护机制正在从底层逐渐浮出水面,成为用户可视且可控的系统功能。比如文章开头提到的 iOS 13 的「优化电池使用」选项,以及索尼系统一直以来配备的 Battery Care 功能。

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

这些功能利用智能算法或新兴机器学习技术,来自动判断电池应该在何时停止充电和充满。索尼 Xperia 1 搭载的 Battery Care 还允许用户自定义这些项目。

遗憾的是,大多数手机系统都缺乏这种实用的电池保养功能。如果手机系统不提供这项功能,是否有相关的工具可以弥补呢?

如何自行保养电池

在上一章节,我们了解到充电策略、电压管理和过热警告等方面都已由厂商处理,因此用户可以做的主要在于避免电池深度放电和深度充电。

具体而言,用户可以做到的是「减少手机保持在 80% 以上电量的时间」。

对于 iOS 12 用户,耐心等待 iOS 13 正式版推出,或提前加入 Public Beta 公测计划,获得 iOS 13 的同时即可拥有电池保养功能,只需在电池健康设置项下开启「优化电池充电」即可。

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

开启这项功能后,iPhone 会借助本地机器学习,根据用户的使用习惯调整充电策略。举例来说,当手机整晚连接电源时,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尽可能地将电池充满,既避免了深度充电,也能确保当天的正常续航。

提示:想了解更多关于 iOS 电池保养的知识,可以查看我们之前的 文章 。

对于 Android 用户,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(简称 acc)模块。

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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,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。

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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,基于上述理论依据得出了一套预估电池损耗的方法:滑动圆环自定义充电阈值时,会给出此次充电造成损耗的情况,以及充电后的预计可用时间。

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、充电情况统计关于充电、放电、电池健康等各种数据,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。

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精准电量的主要功能

精准电量可以评估每一次充电造成的损耗,能够提供保养电池所需要参考的大部分数据,还能额外根据充电情况估算电池的健康度。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读出,导致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,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。

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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,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,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:如何查看电池健康度

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 iMazing、coconutBattery 等。

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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。

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macOS 上的电池健康度监测工具

在 macOS 上,这类工具就更多了,关于 Android 设备的电池健康度测量
虽然没有精确测量 Android 设备电池健康度的直接方法,但可以通过以下方式获得一些模糊或估计的指标:
模糊的指标:
电池健康度:良好:这种定性评估仅表明电池当前处于可用状态。
估计值的方法:
精确电量:此应用程序根据用户日常充电模式提供电池健康度估计值,但准确性可能受限于设备的涓流充电策略。
手动指令:在设备的 shell 中输入以下指令:`cat /sys/class/power_supply/bms/uevent`。其中 `POWER_SUPPLY_CHARGE_FULL` 参数可提供电池满电量值,但可靠性取决于不同设备的策略。
厂商策略的影响:
设备涓流充电策略会影响电池健康度估计的准确性。为了获得更精确的测量,需要将设备深层充电几个小时,直到停止涓流为止。
结论:
对于消费者而言,电池本质上是一种消耗品,其使用寿命受到制造工艺和设备使用习惯的影响。虽然厂商已采取措施保证电池的可用性,但采取合理的保养措施仍然可以延长电池的使用寿命。
保养措施:
慢充电:在不紧急情况下,使用慢充电器为设备充电。
保持电量平衡:在可以随时充电的情况下,保持设备电量在 80% 左右,外出前再继续充电。
使用轻薄的手机壳:在高温环境中,使用不积热的手机壳。
屏幕朝下待机:待机时将屏幕朝下放置,以减少曝光在阳光下的时间。
偶尔深度充放电:每隔一段时间进行深度充放电 cycles,以校准电量计。