手機整晚充電會減少電池壽命?到底錯在哪裡?台大電機博士這篇詳解

2023-10-20 11:45
拜現代積體電路設計所賜,手機徹夜充電,其實無損電池效能(示意圖/ rawpixel @pixabay)
拜現代積體電路設計所賜,手機徹夜充電,其實無損電池效能(示意圖/ rawpixel @pixabay)

本週台灣媒體大幅引用《每日郵報》的報導指出,澳洲昆士蘭大學訊息與通信技術系副教授受訪時表示[1]:讓手機整晚充電的行為,會讓手機的電池壽命大幅減少。此外還提到:目前電池充電技術中,還有一種名為「涓流充電」的低速充電方式,其實涓流充電十分損耗電池。聽起來捕風捉影頭頭是道,實際上重要的觀念都弄錯了!到底錯在哪裡呢?

手機確實不需要整晚充電,但是也不需要半夜起來拔掉充電器!

首先在專訪裡提到:目前新一代的智慧型手機皆具備快充功能,充滿電僅需30分鐘至2小時左右,因此「整晚充電」不僅沒有必要,還會加速電池老化。這個說法對嗎?

現在一般充電常用的「通用串列匯流排-電力輸送(USB-PD:Universal Serial Bus-Power Delivery)」技術,智慧型手機的充電器大約設計在10瓦以上,筆記型電腦的充電器大約設計在60瓦以上,USB-PD最大功率可以支援100瓦,甚至擴展功率最大可以達到240瓦。功率大小是依照電池大小設計的,手機的電池最小所以功率較小,一般智慧型手機充電大約只需要2小時,如果提高電壓或電流進行「快充」可以縮短充電時間到30分鐘,因此確實不需要「整晚充電」。

但是不需要整晚充電,只需要充電2小時,所以我們要設定鬧鐘半夜二點起床拔掉充電器來保護手機電池嗎?答案是:完全不需要!因為「電池充電積體電路(Battery charger)」會替我們處理一切的動作來保護電池。

此外在專訪裡提到:長時間對手機過度充電的話,會導致鋰電池發生化學退化,這會讓手機電池的壽命嚴重降低。雖然目前大部分的手機在滿電狀態下會自動停止充電。但是由於手機只要放著待機就會耗電,而一耗電就會開始進行充電,而手機就整晚的在「99%」至「100%」之間不斷跳動。事實是這樣嗎?

什麼是電池充電積體電路(Battery charger)?

圖一左邊藍色的鋰電池是連接到「電量計(Gas gauge)」與「電池單元平衡器(Cell balancer)」整合成一顆積體電路(IC),其中電量計主要的功能是偵測電池還剩多少電壓,才能在手機畫面顯示目前電池剩餘的電量;電池單元平衡器是監控並聯或串聯的每一顆「電池單元(Cell)」,確保每個電池單元平均放電或充電,避免過度放電或充電造成損壞。

圖一:鋰電池充放電相關的積體電路。(資料來源:德州儀器(TI),作者提供)
圖一:鋰電池充放電相關的積體電路。(資料來源:德州儀器(TI),作者提供)

圖一右邊的「電池充電積體電路(Battery charger)」是一顆積體電路(例如:德州儀器型號BQ25720),負責鋰電池的充電或放電控制,大家以為它只是簡單的控制充電或不充電,事實上鋰電池充電是一個複雜的過程,必須隨時量測電池電壓,並且調整充電電流,如圖二所示,淺藍色是「電池電壓」,深藍色是「充電電流」。 (相關報導: 曾經大讚加密貨幣,如今加強監管力道:美國證券交易委員會主席為何突然覺醒? 更多文章

鋰電池的充電過程與自放電效應

當鋰電池開始充電,充電電流就會進入「固定電流(CC:Costant Current)調節模式(a)」,電流注入電池造成電池電壓緩慢上升(1),最後進入「固定電壓(CV:Costant Voltage)調節模式(2)」,電池慢慢充飽所以充電電流緩慢下降(b),達到預充電電流時進入「充電終止模式(3)」,代表電池已經充飽所以停止充電了!電池電壓必須掉到「重新充電電壓(4)」以下才會啟動重新充電。

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