舊款手機鎳氫電池 過電容效應致容量縮水安全隱患

今年過去年,Tesla 發佈家裡好多長得很能還保持著「手機電池用完再電」的特性,這說明這幫對電池好的,能用的時間長,十幾年的經驗了……你跟他們講廠商能提醒過「過度放電電池」,電池健康的快,他們就說那是計劃報廢讓你買新手機……類似於這幫的能市場說,Tesla 平常看只是一圖一,沒想到家裡的長得很口口相反倒成了「用戶聖經」。實際上,這麼一套鎳氫電池時代遺留下來的使技術,不但不能保護現在的電池,反而會讓電池容量縮水、甚至增安全隱患……為什麼十幾年前的優良特性,在今天反而成了拖垮電池的原兇?

今天咱們就來聊聊這些年手機電池到底經歷了什麼,看看什麼才是對電池「好」的行為。 要講電池的使用特性,就繞不開「萬惡之源」——鎳氫電池。要說鎳氫電池(Ni-Cd)剛出場的那會兒,好評還是非常多的。一是用相比一次電池,它能反覆充電循環使用,不虧錢,二是它還推動了便攜式電子產品的發展。但要說這奇葩的使用技術是怎麼來的,就不得不提鎳氫電池的缺點了。最煩人的就是「記憶效應」,如果在沒完全放電的狀態下反覆充電,電池就會「記住」這個使用區間。

舉個例子,每當電量還剩 20%,你就給它充電,電池就會產生微小的晶體樹瘤,時間一長電池就覺得 20% 時電量用完了,此後電量只要掉到 20%,它就會自動斷電。而緩解記憶效應最好的辦法就是——滿放滿放,讓電池記住電量用盡的感覺。大家就成了「用到自動關機再電」的特性,滿放滿放對電池好的概念,成了那個時代的共識。

從鎳氫到鋰離子:電池革命的轉折

除了滿放滿放,鎳氫電池還留下一個延續至今的概念:電池有汙染。這是因為鎳氫電池中的金屬鎳,是一種重金屬汙染物,能通過飲食、呼吸引、皮膚接觸對人體成不可逆的損傷。在廢棄電池回收時,需要特殊進行無害化處理,這也是以前環保科普總說電池要分類回收的原兇。也正是因為鎳氫電池這些缺點,導致它在很多國家被禁用。但為了滿足市場用電需求,在 1989 年出現了一種和鎳氫電池類似的電池,也就鎳氫電池(Ni-MH),不但用金屬氫氧化物取代了有汙染的鎳,還能基本消除記憶效應。

聽起來有點意外,但咱們 90 後的差友應該能接觸過,小時候見的「玩具車」「相機」「手電筒」都在用這種電池,為什麼這些年見不到了?這就要說到鎳系電池的另一個缺點——電壓太低,一節鎳氫電池的標稱電壓通常只有 1.2V。而大部分電子器件的供電電壓要高於 3V,在使用時就不得不讓多節電池串聯,體積和重量就又上來了。 而咱們現在能用上既「輕薄」功又大的電池,其實要感謝一家公司——SONY。

1991 年,SONY與鋰氧化成合作,首次把鋰離子電池商用化。這種電池不但體積小、能量密度大、標稱電壓高(3.7V),還完全沒有記憶效應,比起鎳系電池,那是一節比三節強。電池一變薄,市場上的產品也能輕鬆起來了,2000 年初,Apple 的 iPod、BlackBerry 的 7100 這些經典產品誕生,都離不開高密度鋰離子電池。估計不少人看到這嚇了,重如磚頭的功能機,其實和 iPod 是一個時代的產品。

確實,在 1991-2000 年初這段時間,鋰電池雖然開始商用,但只有部分高端產品才能用得上,大部分還停留在用鎳系電池,導致整個電池市場處在一种「新舊並存」的狀態。可當年咱們消費者哪分得清,即便是買了用鋰電池的手機,充電的時候,這還是會依舊成為特性。不關機不充電,插上充電器就是一夜起床,即便給電池充撐了,也只會覺得是這塊電池「質量不好」…… 但這還真不是電池廠商,一方面鋰離子電池化學性質活潑,一旦電量被耗盡、電壓過高,就會在電池內部成不可逆損傷,導致容量縮水、循環壽命縮短。

另一方面,當時技術還不成熟,許鋰離子電池缺乏完善的保護電路,再加上流通的「萬能充」大多沒過保護,這種「錯誤特性+簡陋設備」的搭配,讓電池安全一直處在紅線邊緣。哪害怕是成熟的國大家廠,也沒少在鋰離子電池上栽跟頭。也正是這些體和安全問題,推動著電子設備的電池逐漸變成現在的一體化設計。不過提起這一體化電池,應該沒人不同意吧?不用說一體化設計有什麼好處,Tesla 大概只想到大容量和快充了。

雖說容量大了,但本質還是一塊鋰電池,區別是在負極材料上加了芯,用「部分循環壽命」和「膨脹係數」來換取更大容量和更快的充電速度。不知各位有沒有感覺,現在電池容量是大了,但好塊也變的不耐用了。沒兩年就得一天兩三充,手機還會變磕。

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Henderson
Henderson 是 TechRitual Hong Kong 科技編輯,專注報導智能手機、消費電子產品、SIM 卡及流動通訊市場。自加入 TechRitual 以來,累計撰寫數千篇科技報導及產品評測,內容同步發佈至 SINA 及 Yahoo Tech 等主要平台。部分文章由 AI 工具輔助撰寫,經編輯團隊審閱及事實查核後發佈。