有什么办法让手机电池更耐用?
起因
相信大部分朋友的手机是晚上睡前插电,方便第2天起床可以使用充满电的手机。这个习惯有个问题,锂离子电池在充满/用尽时电极应力最大(见《锂离子电池电极的压力和应力研究》、《文献赏析|锂离子电池石墨电极表面应力分析》),电池几乎每天晚上六七个小时处于充满状态,此时电极微观结构应力破坏导致容量流失速度最快。所以笔记本电脑一直插着电用,电池衰减比每天充放电衰减更快。
根据《锂电池使用寿命折算》,降低电池放电深度(DOD)有如下好处:50~100%循环充放电,是0~100%的循环寿命的三倍,简单来说就是浅充浅放可以明显延长电池寿命。(一个循环寿命不是指充放电一次,而是充放电一个完整容量,例如50~100%充电两次才算一次循环寿命)
而下图展示了降低SOC(荷电状态)对寿命的影响:每降低0.1V的充电终止电压循环寿命延长一倍,简单来说就是不充满可以明显延长电池寿命。以上的循环寿命终止的标准是电池容量下降到70%。
例如我的CC9,新的时候电池标称容量是4030mAh,使用一年,剩下3033mAh,余下75%容量。
过去大概4个月充电393Ah,每天消耗3Ah,第1年采用晚上满充的方式,新电池时平均每天消耗0.8个循环左右,到4月份大概消耗了300个循环,现在一天不够用,需要两充。估计两年就需要换电池了。
那意味着我每天消耗3Ah电量,如果新手机的时候就开始采用10~85%循环,循环寿命延长大约4倍,大约4年后才会下降到75%。可以用到换手机,都不用更换电池。按全国10亿台手机算,每年可以减少5亿块旧电池,减少的环境压力不可忽视。
软件解决方案
所以,如果手机的系统能够设置充电截止电量,例如充电到90%停止,那是有非常有用的一个功能,毕竟大部分人都不至于一天把电池完全用尽,但是目前我没有发现任何一台手机有这样的功能,不过有一个APP能够实现部分功能: AccuBattery Pro,它可以设置充电到某个百分比发出声音提示让我们拔下充电器。使用了这个软件后,平均每天消耗的电池寿命降到0.3循环,循环寿命延长了一倍多。效果还是挺明显。
硬件解决方案
但是软件不能帮我拔下充电器,总要插拔充电器也挺麻烦,手机应该以人为本,不应该成了个祖宗。能不能不需要人操作呢?我打算改装一个能控制充电到90%停止的充电器,跟往常一样,晚上充电起床即用,中午休息照常补一次电,一天下来没有额外工夫,完美。
作为一个以保护环境为目的的项目,选择的电源适配器必须是环境友好的,这是一个符合最新6级能源效率标准的高效率5伏1安电源适配器,外壳一端是一个螺丝,这种容易拆卸的设计现在相当罕见。非常适于DIY改造。品牌是NYKO,一个美国的外设品牌。
另一端的连接处是卡扣,拆卸非常方便。
线路板元件面,设计时间2015年3月26日,版本A。为了达到6级能效标准,没有安装输入压敏电阻VR1。2017年出厂。
输出电容用的是低内阻( Low ESR)的105℃高温电容。
电源方案用的是PN8366。在R3/R1上并联一个可调电阻即可变更输出电压。
Data sheet上的原理图。本电源在公版电路基础上,做出了一些修改,取消了,L1、R7,R11增加了一个并联的小电容。
空载功率非常低,满足6级能效标准。
电源效率也满足6级能源标准。
输出电流超过1.2A进入恒流状态。利用这个特性甚至可以做一个锂电池充电器。
修改
只需要改变适配器输出电压,就可以让电池充不满。拆掉12K的取样电阻R1,用一个20K精密可调电阻代替。
外壳上钻一个小孔,方便调节。小孔在插头面,当插上插座的时候无法调整,保证了人体安全,也防止了充电中调整电压损坏手机。这个改法是方便调整电压。实际上电压选好后直接在R2上面并联电阻就可以降低输出电压。例如并联260k可以输出4.5V。
调整到输出4.4伏,插上CC9,充电电流可以达到1A,线补功能正常启动,电压上升到4.61V,可以在起床前停充。
改造效果
我的CC9充电曲线:实际SOC跟系统显示电池百分比的关系。系统显示90%的时候,实际上SOC是85%;系统显示15%的时候,实际上SOC是11%。手机充电时发热不明显,应该是用开关电池充电IC,实际的SOC曲线应该比测试出来的结果相对平直一些。
经过实验,充电头输出调整为4.45伏,到显示85%停止充电。
从35%开始,充电电流约1.2安,大概150分钟后停止充电。之后周期性补电,维持电量。改造成功。
线补调整后端电压:4.70V@1.15A;4.55V@0.5A;4.54V@0.4A;4.53V@0.35A;4.52V@0.3A;4.51V@0.26A;4.50V@0.24A;4.49V@0.21A;4.48V@0.18A;4.47V@0.15A;4.46V@0.1A;
工作一小时,外壳温升约25℃。
输出整流二极管温度最高,温升45℃。余量还很充足。
分立元件温度最高的是变压器,温升47℃。
输出电容温升35℃。估计寿命可以达到16,000小时。足够给手机充5000次电。
作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~


























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你这样确定没问题吗,手机充电电路原本设定输入是5V吧
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