为什么在冬天,你的手机电池这么不耐用?

2019-01-07

现在的电子产品在大面积应用锂电池之后,是越来越娇贵了,尤其是处在低温区的小伙伴们,一到寒冬时节,手机就容易出现各种各样的问题,比如低温自动关机、充不进电、突然跳电等问题。

尤其是 iPhone,一到天冷就自动关机这件事众所周知,在知乎上就有这么个问题「iPhone 有什么让你放弃的理由?」,最高赞的答案就是一位警察叔叔的血泪控诉。

有一次到山东抓捕,用 iphone 6,在楼下冒着刀子一样的冷风几个小时蹲守,终于等到了嫌疑人,掏出手机给队长发信息,明明 5 分钟前还有 40% 的电量,结果就在我要发信息的时候手机关机了,无论如何都启动不了。我跟在嫌疑人的后面,尽量隐蔽跟踪,不停的试图启动手机,直到出了小区,到了下一个卡口站点,也没启动起来,幸亏抓捕方案做了双保险,嫌疑人被卡口同事发现并实施抓捕。
我的辛苦工作被一部苹果手机全部报废,要犯险些逃跑,险些造成重大恶劣后果。当时我就下决心必须修理好电池自动关机问题。我回天津找到了苹果专卖店保修,他们检测以后说没有问题,不予更换电池,也没法修理。
从此刻起,我发誓,绝对不碰苹果手机,不论这个电池问题是否解决。因为在苹果费尽心机粉饰的光鲜形象之下,从生产到售后,都客观存在严重问题,而他们的官僚作风,不是发售个新产品就能解决的,
而出现严重问题后,消费者的使用场景越重大,苹果的错误带来的后果越严重,而他们苹果公司既不会承认问题,也不会解决问题,连基本的态度都没有。这样的公司生产的产品玩儿玩儿还行,不堪大用。
作者:奶酪为什么这么咸

当然 iPhone 的问题比较极端,主要还是因为电池保护程序的设定问题,在低于某个温度的时候就会自动关机,如果你仔细看下 iPhone 长长的说明书,里面就会有请在温度介于 0ºC 至 35ºC之间的环境中使用 iOS 设备的建议,自动关机问题最后也导致去年「降速门」的爆发,最后逼得苹果也不得不用低价更换电池的措施来挽回用户。

其实在低温的情况下,不管是 iPhone 还是安卓手机都是会出现问题,只不过 iPhone 的电池容量相对比较小所以会进行自动关机进行保护,而安卓普遍采用了大容量电池,但是一样会出现疯狂跳电的现象,也有部分电池容量小的手机会自动关机。

最近中国信息通信研究院对这个问题进行了实验,实验人员准备了两块 3400mAh 的电池,将其充满电,然后将一块放在 23 摄氏度的环境中,另一块放在零下 10 摄氏度的环境中,以相同的速度进行放电。结果发现常温下电池放电的时间为 5 小时 9 分钟,放电量为 3420mAh,而在零下 10 摄氏度的环境中,电池 4 小时 5 分钟时就耗电完毕,放电量也只有 2716 mAh。

原因就是在于低温会降低锂电池的化学反应速率,从而导致可容电量变小的情况。那么为什么不加大电池容量去让手机在冬天能够更经用呢?

这里就要牵扯到一个能量密度的概念,能量密度,指的是单位体积或单位重量的电池,能够存储和释放的电量,其单位有两种:Wh/kg,Wh/L,分别代表重量比能量和体积比能量。我们可以用一个等式来更加具象化能量密度这个概念:电池容量 x 电池电压 = 电池能量密度 x 电池体积。

而锂电池的发展在经历一个快速期后,近些年进入一个瓶颈期。像三星每年平均也只能提高 6.5% 的能量密度,其实是远远落后于半导体产业的摩尔定律的 。而且对于手机而言,本质上是一个非常理想的爆炸体,爆炸的主要原因正是因为能量聚集在一个密闭的空间内扩散不出去,而现在的手机为了防水性也是做得越来越密闭,越高的能量密度就可能带来越高的爆炸威力,这种风险其实是很大的,当年三星的 note7 其实就是一个非常惨痛的教训。

既然电池能量密度提升速度不高,那么就只能从电池体积入手了,而在手机日渐追求轻薄的现在,电池体积想要做到更大势必会和潮流相悖,所以这也是行不通的。

不止是手机,新能源汽车也是遇到了相同的问题,在能量密度无法提升的情况下,想要有更好的续航就只能加大电池的体积,就是多携带电池,然而当电池容量很大的时候,所增加电池容量大部分都用来运输电池本身了。像特斯拉也就是靠堆料和业界最高的能量密度的电池才能让续航突破 500 公里,而且还是靠马斯克忽悠了松下才拿到了大量廉价的电池降低了成本。

从各个角度来说,锂电池的发展确实遇到了瓶颈,对于一个能量从 1950 年到 2010 年这 60 年间,能量密度平均是每年增长 3Wh/kg 的行业来说,想要有新的突破关键还是得靠材料学上面的进步。像石墨烯短期内基本上不太可能走入大众市场的情况下,我们短期内还是要承受锂电池低温不给力的缺点。