手機續航越來越差?我們用科學的方法幫你分析了一下

#愛否精選#

那麼從消費者的角度出發,我們是否有必要採取額外手段來保養手機電池、延長其壽命(Lifespan)?如果需要,電池保養需要注意哪幾方面?關於保養電池,廠商們做了哪些努力,作為消費者和用戶,我們又可以做些什麼?

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本內容經授權轉載自「少數派」;由愛否科技精選推送。

作者 / 路中南

來源 | 少數派(ID:sspaime)

從 Apple 的「電池門」開始,越來越多的用戶注意到「電池老化」這個問題,不少人已對手機中的這塊不可拆卸的電池泛起了愛護之心,「鋰電池保養」這個話題也是來回翻滾、經久不息。再說回 Apple,他們在電池門後便採取了一系列的行動:在 iOS 11.3 中給出了「電池健康」選項,正在測試中的 iOS 13 beta 中新增加了「優化電池充電」來減緩電池老化,其官網甚至新增了許多關於電池使用的中文文檔。

手機續航越來越差?我們用科學的方法幫你分析了一下

iOS 13 beta 中的「優化電池充電」功能

感謝 Neko1 提供截圖

那麼從消費者的角度出發,我們是否有必要採取額外手段來保養手機電池、延長其壽命(Lifespan)?如果需要,電池保養需要注意哪幾方面?關於保養電池,廠商們做了哪些努力,作為消費者和用戶,我們又可以做些什麼?

有必要對電池

進行額外保養嗎?

一句話來回答這個問題:作為消費者,如果不是特別在乎手機電池老化的帶來影響,請隨意使用,不需要保養。

首先,無論是智能手機還是電池,都是作為消耗品被設計、生產和使用的。作為消費者的我們只需要使用即可,電池使用壽命應該是手機廠商或是電池廠商來負責維護。再者,在手機更新換代越來越快的今天,或許在電池徹底報廢之前,舊設備就已經被新歡取代,毫無更換電池的必要。最後再再再不濟,電池真的用到報廢,換一塊電池看起來也不是那麼高昂的代價。

可對於部分有特殊需求的少數派來說,手機電池依舊需要一些額外保養。

這些特殊需求可能是想將舊設備留給家人繼續用下去,或是想在出二手的時候留一個「未拆未修電池健康度高」的美名,甚至單純是出於節儉的習慣……再小的需求也值得被重視,那就讓我們一起看看如何保養電池吧。

如何為鋰電池

「延緩衰老」

從原理出發,只要先了解造成電池老化的原因,再根據這些原因給予電池針對性的保護,我們就能達成「保養電池」的目的。

電池大學(Battery University) 在 How to Prolong Lithium-based Batteries 一文中詳細地介紹了讓鋰電池老化的多種因素。如果大家感興趣的話,可以點擊鏈接來仔細探索電池愛憎分明的一生,不過因為篇幅限制,本文僅簡單談一談其中幾個因素。

第一個因素是循環(Cycles)。這個在 Apple 的官方文檔中已被統一寫作為「充電週期」,方便理解的話你也可以認為是放電週期,其 定義 為「當放電量達到電池容量的 100% 以後,即完成了一個充電週期。」

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充電週期的定義

在電池大學的文章中,你也可以找到類似的定義,即放電深度(Depth of Discharge)決定了電池的循環次數,一個完整的循環就是 100% 的放電深度,鋰電池的實際容量則會隨著循環/充電週期次數增加而略微減少。

這種因循環而造成的容量減少有一條及格線,比如 Apple 對於 旗下產品內置電池的壽命承諾 為,iPhone 用戶的電池可以在 500 次循環後依舊保留 80% 的健康度,iPad、Apple Watch、MacBook 則是 1000 次。

不過,我們並不能單憑循環次數來評估電池壽命。許多人可能聽說過「不要給手機充電一整晚」、「不要把電池用到關機」這樣的說法,其實這樣的說法有一定的道理,這也是為什麼前文引入放電深度這個概念的原因:放電深度越小,越能延長電池壽命,充電同理。

換句話說,我們同時還要避免深度充放。

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容量損失與放電深度的關係

從這張圖中我們可以看到100%-25%(黑色)容量損失最快、壽命最短,85%-25%(綠色)其次,75%-65%的容量損失最慢、壽命最長。

因此如果綜合考慮電池的壽命和日常可用性,按照電池大學「部分充電比完全充電更優」的說法,在不追求長續航的情況下,儘量保持電量百分比在 30% 到 80% 的區間內。在接受 The Verge 採訪 時,來自 Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) 的工程師 Venkat Srinivasan 也給出了同樣的結論。

注:考慮到電量計校準問題,可以定期進行一次完全充放電來校準電量,避免遭遇跳電等電量百分比顯示不準確的情況。

除了上述充放電的因素,環境因素的影響也不小。極限高溫和高充電電壓將會影響電池的壽命,前者會加速電池不可逆的容量損失,後者雖然可以提高電池容量,但會加速衰減電池的循環壽命。

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高溫存放電池和不同充電電壓對電池壽命的影響

尤其需要注意極限高溫帶來的影響,一般來說,最好不要讓電池溫度超過 35 攝氏度。

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Apple 給出的溫度範圍

到此為止,我們一起回顧下那些讓電池加速老化的凶手:深充深放、高溫、高充電電壓。為了讓電池的服役生涯中儘可能擁有更長的使用壽命,廠商們又做了哪些努力呢?

並不矛盾的

快充與涓流

相信不少朋友在讀到前文「避免超快速充電」時,可能就要眉頭一皺並提出質疑:時下的智能手機快充可都成了標配,你卻說快充傷害電池壽命應該避免,廠商這麼做是自相矛盾嗎?

其實不然,一方面,由於電池製造工藝的改進,快充帶來的負面影響已經不如過去那麼明顯,但用戶對快充的需求卻是與日俱增的;另一方面,為使快充對電池壽命的影響儘可能地小,廠商們也在不斷改進快充技術、優化充電策略。

以我們熟知的策略「涓流充電」為例,為了保護電池壽命,很多廠商都不會放任快充狀態到電池滿電,而是到了某一個電量百分點的時候使設備脫離快充狀態,降低充電電壓、電流,進行涓流充電,漸緩地充滿電池。

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Apple 的「快充為便捷,慢充保壽命」真是再貼切不過了。

正是出於這個原因,大多數廠商都會將快充速度的宣傳重點放在「充電 xx 分鐘可用 x 小時」,而非充滿電實際需要多少時間上。一些比較舊的支持快充的手機,甚至在電量高於 60% 時就早早關閉了快充。

另一項用戶看不見的電池保護手段相對底層——幾乎所有的手機都配有基礎的電池性能管理系統。這個系統包含了電池內部的電壓管理、在極限溫度下的應對措施等這些細緻入微又不可關閉的機制,舉例來說,如果在炎熱的夏天使用手機頻繁拍照,讓機身溫度持續升高並觸碰閾值,系統就會彈出警告並強行停止相機應用。

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圖:GizmoTimes

從某種方面來說,這種對電池的高溫保護同時也利及了手機內的其他元器件。

在避免深充深放方面,廠商還會在不明顯影響續航的前提下,刻意冗餘出一小部分的電池容量,以此來延長電池的壽命。隨著大眾對電池健康度的關心,避免深充深放的保護機制也漸漸從底層上浮為用戶可視可控的系統功能,比如文章開頭所提到的 iOS 13 的「優化電池使用」選項,再比如索尼系統一直以來就搭載的 Battery Care 功能。

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索尼 Xperia 1 所搭載的電池保養功能 Battery Care

感謝 @John 提供截圖

這些功能或是利用某些智能算法、或是通過新起的機器學習,來自動判斷電池應該在何時停止充電、何時充滿。Xperia 1 所搭載的 Battery Care 還可以由用戶來對這些項目進行自定義設置。

遺憾的是,在大部分的手機系統裡,這種實用的電池保養類功能依舊缺席。如果手機系統中沒有提供這項功能,有沒有相關的工具來彌補這個遺憾呢?

如何自己進行

電池保養

在上一章節,我們瞭解到充電策略、電壓管理、過熱警告等都已經交由廠商處理,因此用戶可以做的主要在於避免電池的深充深放。

具體而言,用戶能夠做的,其實就是「減少手機處於 80% 以上電量的時間」。

對於 iOS 12 用戶來說,耐心等待 iOS 13 正式版推送,或是提前加入 Public Beta 公測計劃,獲取 iOS 13 的同時就會擁有電池保養功能,只需要在電池健康設置項下開啟「優化電池充電」即可。

iOS 13 beta 中的「優化電池充電」功能

感謝 Neko1 提供截圖

在開啟這項功能後,iPhone 會藉助本地機器學習、基於用戶的使用習慣來有根據地調整充電策略。舉例來說,在手機一整晚都連接到電源的情況下,系統只會讓電池充到 80%,然後在次日清晨用戶拔下電源之前才儘可能地將電池充滿,既避免了深充,也能保證當天的正常續航。

而對於 Android 用戶來說,非 Root 用戶可以嘗試 「精準電量」(AccuBattery)這款應用,Magisk Root 用戶則可以嘗試 Advanced Charging Controller(下簡稱 acc)這個模塊。

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精準電量的首次啟動引導圖

如果仔細查看精準電量應用的用戶引導說明,我們可以發現其關於電池保養方面的 理論依據 與電池大學的一致,都推薦用戶充電到 80% 為止,據稱這樣「能將電池壽命延長 200%」。

不過非 Root 狀態下第三方應用無法觸及到底層的充電控制,因此精準電量只能通過「檢測實時電量->電量上升至設定百分比->發出通知提醒用戶停止充電」的方式來控制電池的百分比範圍。

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智能手機發出提醒拔掉充電器,感覺還挺奇怪的

精準電量與眾不同的一點在於,基於上述的理論依據得出了一套預估電池損耗的辦法:滑動圓環來自定義充電閾值時,會給出此次充電所會造成的損耗,以及充電後大致的可用時間。

整個應用最大的特色就是「量化」,無處不在的數字,根據你的使用習慣、充電情況來統計出關於充電、放電、電池健康的各種數據,個人建議著重關注以下幾個數據:

· 充電狀態下的電池溫度、電壓、電流,以及當前預估的電池容量;

· 放電狀態下的平均電池使用情況(熄屏、亮屏)以及充滿電後的待機時間,這兩項數據會隨著使用越來越精準;

· 電池健康中的估計電池容量、每日電池損耗。

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精準電量的主要功能

精準電量可以評估每一次充電造成損耗,能夠提供保養電池所需要參考的幾乎所有數據,還能額外根據充電情況來估算電池的健康度。不過受限於非 Root 的工作模式,精準電量在功能上就存在著天花板,比如像充電電流這樣的數據可能無法精確取到,造成電池健康度評估偏差;比如停止充電需要用戶聽到提醒後手動斷開,略顯繁瑣。專注電池保養的 Advanced Charging Controller 作為 Magisk 模塊的天然優勢,就是高權限、全自動。

一般來說, 刷入模塊並重啟一至兩次後,acc 就能夠以默認的電池保養配置工作下去,用戶不必操心什麼,是一款「刷完就忘」類型的模塊。默認的電池保養配置 可以在模塊的說明界面查看,充電到 60% 時開始放緩,在 80% 時停止充電等,放電到 70% 重新開始充電,是比較經典實用的電池保養配置。

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ACCA 的主界面、電池保養配置修改、配置切換

如果想要自定義電池保養配置,對於熟悉命令行的用戶來說,可以在具有 root 授權的 shell 中 輸入指令 來更改設置、查看參數、檢查工作情況、導出運行日誌等。對於不太熟悉命令行指令的普通用戶來說,想自定義配置的話就只能使用 ACCA 這款應用。ACCA 給出了對大多數用戶更為友好的圖形界面,還預設了三種電池保養配置,添加了電池狀態的顯示。

需要提醒的是,模塊刷入、使用均有風險,如果遇到無法使用、表現不正常的情況,可以嘗試閱讀說明中的 TROUBLESHOOTING 章節,或是直接卸載 ACCA/模塊放棄。尤其是還在開發初期的 ACCA,在我的實際測試中,不同配置的切換需要手動停止、啟動一次 acc daemon(後臺常駐程序)方可生效。

這樣查看電池健康度

也許讀完了本文後,你只是單純對「電池健康度」這個指標起了興趣,想要查看手中設備的電池健康度。本章節就簡單羅列一些查看電池健康度的工具。

在 iOS上,自帶設置中的「電池健康」是由 Apple 給出的第一方數據,無疑是最為準確的,售後的檢測結果應該也相差不遠。另一個方案就是利用電腦上的第三方工具讀取手機系統日誌,從而評估出一個電池健康度,這類工具有常見的有 iMazing、coconutBattery 等。

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自帶電池健康管理、iMazing、coconutBattery 對同一臺手機的電池健康度展示

實際使用中,iOS 自帶的電池健康度更準確,但通常會比第三方的評估數據偏高,這很可能是因為 Apple 採取了前文所說的辦法,預留了部分電池容量。如果像我一樣擁有一臺換過第三方大容量電池的 iPhone,就只能在第三方工具裡找到真實的健康度。iPadOS 沒有內建電池健康,查看電池健康度只能依賴第三方工具。

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macOS 上的電池健康度監測工具

在 macOS 上,這類工具就更多了,前文提到的 coconutBattery 也可測量 MacBook 的電池健康度,著名的系統監視應用 iStat Menus 也可以在電池項中查看到當前的電池健康度。

到了 Android 這裡,其實並沒有什麼太好的測量電池健康度的辦法,唯一能確定的只有「Battery Health: Good」這樣模糊的、定性的字眼(見上文 ACCA 的截圖)。想要得到一個精確的的量,可能還需要求助精準電量,它會根據用戶日常充電情況給出一個電池健康度估算值,我對這個估算值的評價是:符合日常使用的感覺,但不太準確。廠商的涓流充電策略會極大影響估算的準確度,想要測出一次略準確的電池健康度,一定需要花費好幾個小時深度充電到不再涓流為止。

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想測一次電池健康度還真不容易

另一個碰運氣的辦法是在手機的 shell 中輸入指令 cat /sys/class/power_supply/bms/uevent (無需 Root 權限)來獲得一串關於電池的數據,但其中 POWER_SUPPLY_CHARGE_FULL 這個參數一直沒變讓我不敢確信這是真實的電池健康度。也許各個廠商的政策各不相同,導致這串數據並無什麼實際參考意義。

結語

從消費的角度來看,電池作為消耗品被製造,廠商又推出一系列舉措來保證電池的可用壽命,我們並不需要花費太多時間精力在電池保養上。

但是從個人情感上來說,無論是出於節儉,還是出於曾經的電池門帶給我的不安全感,平時我都會更加愛護手中設備的電池,採取的措施包括但不限於:

· 在不急用手機的情況下采取慢充(感謝 Apple 為廣大消費者提供的大量 5V1A 慢速充電頭)。

· 在身邊有電源可以隨時充電的情況下,讓設備的剩餘電量保持在 80% 左右,確定外出後再開始繼續充電。

· 在夏天換用不積熱的、輕薄的手機殼。

· 手機待機的時候屏幕朝下。

· 偶爾深度充放一次設備,以校準電量計。

歡迎專業人士對本文進行指正、補充,最後也祝願全天下所有的電池「長命百歲」。

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