續航不夠？充電太久？先搞明白手機電池的原理吧！

對智能手機而言，影響續航的因素有很多，比如電池容量（越大續航越久）、充電功率（越高充電越快）、硬體（如處理器）耗電、系統省電優化等等。其中，電池容量，或者說電池結構和充放電原理，則是一切的基石所在。

智能手機的電池結構

如今數碼產品內置的都是「鋰電池」，其內部主要是由含鋰化合物的正極材料（如今鋰電池的正極材料多為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰）和磷酸鐵鋰）、電解質、隔離膜、負極材料（石墨）和外殼五個部分組成。

其中，正極和負極材料都被嵌入到電解質中，而隔離膜則處於正負極之間，是避免它們直接接觸導致短路發熱進而引起燃燒爆炸的「防火牆」。

鋰電池無論是充電還是放電，其實都是鋰離子在電池的正極與負極之間移動，並將電能和化學能相互轉換的過程。

在充電時，正極材料分子中的鋰元素會被分離出來，變成一個帶有正電荷的鋰離子（Li）。在外加電場的作用力下，這個鋰離子會穿越電解質和隔離膜，到達終點負極後會與其中的碳原子發生化學反應生成LiC6，並穩定地嵌入到負極的石墨層狀結構當中，最終實現存儲能量的過程。在放電時，鋰離子在化學反應的作用下會從負極重新移動回正極，這個過程會形成電流從而為數碼產品供電。

鋰離子在從正極到負極之間「旅行」時，單位時間內可從正極分離出來的鋰離子越多，意味著這塊電池可以存儲的電量也就越大。如今智能手機都想在保持性感身材的同時塞進更大容量的電池，就只能通過增加正極材料和改進正極材料來提升「能量密度」這個參數了。

鋰聚合物電池一統江湖

鋰電池根據內部電解質形態的不同，又可細分為「鋰離子電池」（Li-ion）和「鋰聚合物電池」（Li-poly）。其中，當電解質為液體時就是「鋰離子電池」，它需要使用金屬外殼密封包裹防止漏液，所以質地較硬，18650電芯就是「鋰離子電池」的典型形態。「鋰離子電池」的優勢是成本低，但缺點則是極端情況下存在爆炸的風險。

當電解質為固態或凝膠態時則是「鋰聚合物電池」，這種形態的電池可以用軟膜包裹，可以做成扁平甚至L型的樣式，在極端情況下以燃燒為主，安全風險相對要好一些。目前智能手機和輕薄型筆記本都已過渡到「鋰聚合物電池」時代。

需要注意的是，通過Android版的AIDI64等軟體可以查看手機電池技術是Li-poly還是Li-ion，但從眾多網友的拆解和反饋來看，很多顯示Li-ion手機型號的電池其實仍然是鋰聚合物電池，所以我們不必在這個方面糾結。

新手機電池需要激活嗎

這是一個老生常談的話題，在功能機時代部分手機還在使用鎳鎘充電電池，由於其出廠時沒有完全激活，才需要用戶購買新機後首次使用前充滿12個小時來防止記憶效應。然而，如今的智能手機早已過渡到鋰電池時代，內部具備完整的控制IC和電路，不存在所謂的「激活」說法，首次使用充滿後隨時都可拔下。

充電過程中的三種狀態

鋰電池在充電時會遵循「P=IU」（功率=電流×電壓）的物理公式，它將電能轉換為化學能的充電速度，最終就反映在充電功率這個參數上。

理論上講，提升電流和電壓都能增加電池的充電功率，但考慮到鋰電池自身的安全特性，避免因欠壓或過壓而導致電池損傷或爆燃，每一款手機體內必然會配備完善的電源電路，其中尤以充電控制晶元和電源控制晶元最為重要。

其中，電源控制晶元主要負責對電池進行充電，並實時檢測充電和電池當前的電壓值；充電控制晶元用於保護電池過放電、過壓、過充、過溫，從而有效地保護電池壽命和使用者的安全。

在實際應用中手機廠商們通常會設定三種不同的充電狀態：「恆定電流預充電」（Constant Current Pre-charge Mode）、「恆流調節模式」（Constant Current Regulation Mode）和恆定電壓充電（Constant Voltage Regulation Mode）。

其中，「恆定電流預充電」應該是最容易被我們忽略的狀態，所以在這裡小編就先簡單介紹一下：很多手機在長時間不用時，即使連接充電器也無法開機，很容易讓人產生一種「手機不會壞了吧？」的疑慮。

原因很簡單，手機內置鋰電池的電壓也會隨電池容量的減少而降低。當電池電量完全消耗到0%時，其電池電壓往往會降到3V以內。此時連接充電器，手機內部電源轉換器所產生的電壓還不足以滿足微處理器觸發電源、複位、13MHz時鐘信號等開機條件，需要「恆定電流預充電」以較小的恆定電流（普遍為設定電流的1/10）對鋰電池進行充電，使其慢慢恢復活性（將電池電壓提升到某個閾值，如高於3V）才能觸發開機操作。

*電池百分比和電壓對應關係是可自定義的，本表只是為了便於大家理解，數據僅供參考

開機後，電源控制晶元就會嘗試與充電器進行「握手協議」（不同的快充標準都有自己的一套兼容標準），進入「恆流調節模式」狀態，並在條件允許的情況下加大電壓和電流的輸入縮短充電時間。當電池電量達到某個閾值時（通常在80%到90%之間）則會觸發溫柔的「恆定電流預充電」狀態，也就是我們所謂的「涓流充電」（設定電流的1/10），直到電流低於某個臨界值，此時手機才會顯示已充滿全部電力。

正確的「充電姿勢」

小編不建議大家邊充電邊玩手機。因為當手機連接充電器時，電源電路會自動將電池切換到充電狀態並停止放電，此時手機運行時所消耗的電量都是充電器端提供的。如果手機所支持的充電功率較低，在玩大型遊戲時很可能出現「充不進去電」甚至「電池越充電量越低」的尷尬。

同時，充電時會顯著增加發熱量，容易觸發處理器的降頻機制，導致遊戲出現卡頓而影響體驗，在一些極端情況下甚至會威脅到人身財產安全，而電池壽命的最大元兇也就是高溫，如果你不希望自己的手機剛買半年電池就出現了30%以上的耗損，就需要改變充電玩手機的壞習慣了。

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