除經(jīng)濟(jì)焦慮、年齡焦慮、容貌焦慮以外，如果我說(shuō)，現(xiàn)代生活最常見的焦慮是「電量焦慮」估計(jì)你不會(huì)反對(duì)，手機(jī)、手表、平板、筆電泛紅電池圖標(biāo)是我們最不可逾越的焦慮底線，更有甚者見不得設(shè)備電量低于 50%，甚至 70%、80%。

在商場(chǎng)等公共場(chǎng)合中冒出了不少隨租、隨充、隨還的共享充電寶，廠商們紛紛推出充電功率更高的快充技術(shù) —— 在電池容量提升有限的大前提下，我們?cè)噲D通過各種方式緩解著由「剩余電量百分比」這簡(jiǎn)單數(shù)字支配的焦慮。

你有沒有想過這個(gè)問題：手機(jī)等帶電池設(shè)備，是怎么知道「電池剩余電量百分比」這個(gè)能影響我們焦慮情緒數(shù)值的？

我們?cè)賮?lái)回顧一下，如今最常見的鋰離子電池在工作放電和充電時(shí)內(nèi)、外部都發(fā)生了什么。

首先鋰離子電池內(nèi)部主要由正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)，以及兩極之間的隔膜組成。

電池在「放電」時(shí)，負(fù)極會(huì)往電池外釋出帶負(fù)電的電子（e-），經(jīng)負(fù)載將電能釋放出去，然后回到電池的正極，而這時(shí)外部電流方向是與帶負(fù)電電子流動(dòng)方向相反的；與此同時(shí)，電池內(nèi)部負(fù)極會(huì)釋放出鋰離子（Li+），通過電解質(zhì)穿過電池隔膜，來(lái)到正極。

電池在「充電」時(shí)則相反，電池外部連接電源，在外電源的作用下，電子會(huì)在外部從正極回到負(fù)極，電流「強(qiáng)行」從負(fù)極到正極流動(dòng)，而電池內(nèi)部，正極的鋰離子會(huì)重新經(jīng)過電解質(zhì)、穿過隔膜，回到電池負(fù)極，與電子重新「匯合」，這個(gè)過程順便將能量「存」了起來(lái)。

可見，充、放電的過程可以理解為電子在（電池體外部）正負(fù)極之間搬運(yùn)的過程，而且電子從「負(fù)極搬運(yùn)到正極（放電）」是要比「正極搬運(yùn)回負(fù)極（充電）」輕松的，只要打通兩極之間的通路，電子就能「自然地」從負(fù)極流出到正極 —— 這就可以將電池的負(fù)極與正極類比成有高低差的兩個(gè)「水池」，放電時(shí)電子能借助「天然的」勢(shì)能往「下」流，充電時(shí)需要借助「泵」（電源）克服這個(gè)「天然的」勢(shì)能，將電子反向送回到「高處」的負(fù)極 —— 所以負(fù)極這個(gè)類比「池子」剩余的「水」量，其實(shí)就可以看作是剩余的電量。

而市面上大多數(shù)電池就像是個(gè)黑匣子，電池內(nèi)部是沒有直接檢測(cè)電子量裝置的，哪個(gè)「池子」還剩多少「水」無(wú)法直接得知，但我們可以檢測(cè)池子「出/入水口」的「水壓」（即電壓）來(lái)估算某個(gè)池子的狀態(tài) —— 作為類比的池子里「水」量越多，那么出口處的水壓就越大；同理，如果負(fù)極里含可用電子的量越大，那么電壓就會(huì)越高 —— 所以電池的剩余電量一般可以用電壓來(lái)標(biāo)定的，但至于怎么標(biāo)定，這才是問題。

關(guān)于電池的剩余電量，有「SOC」這么一個(gè)概念，它與芯片領(lǐng)域的 SoC （System on Chip / 系統(tǒng)級(jí)芯片）無(wú)關(guān)，這里 SOC 指的是「State of Charge / 電荷狀態(tài)」，就是所謂的剩余電量，數(shù)值上定義為電池剩余容量占電池容量的比值，就是手機(jī)電池圖標(biāo)上的那個(gè)百分比。

那么多大的電壓是滿電（SOC=100%）？

多低的電壓剩余電量是零電（SOC=0%）呢？

答案是：沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

而現(xiàn)實(shí)中，電池兩極的「水池形狀」是不規(guī)則的，而非規(guī)則的「正方體」，使得即使水流量勻速不變（恒流放電）的情況下，出「水」口檢測(cè)到的水壓（電壓）也并不會(huì)呈線性變化，因此并不是說(shuō)測(cè)得滿電和虧電狀態(tài)下的電壓就能均等來(lái)計(jì)算剩余電量，而是需要通過預(yù)先細(xì)化測(cè)試電壓和 SOC 的關(guān)系，制作成對(duì)應(yīng)工況充放電曲線，系統(tǒng)才能直接通過這套曲線（算法）來(lái)估算出當(dāng)前電池的 SOC 剩余電量百分比。

吊詭的是，不同材料的電池會(huì)有不同的標(biāo)定算法；即使是同一材料的電池，在不同（溫度）環(huán)境、有不同程度損耗后的同一塊電池，電壓與真實(shí)剩余電量的標(biāo)定又可能會(huì)不同，所以我們實(shí)際在手機(jī)上看到的 SOC 可能只是一個(gè)大概值。

面對(duì)電池這個(gè)有變數(shù)的黑匣子，其剩余電量估算的方法其實(shí)不止一種，除了上面提到這較為經(jīng)典、基礎(chǔ)的「開路電壓法」，還有「安時(shí)積分法」、「電阻法」這些直接估算的方式來(lái)測(cè)量 SoC，此外還有更為先進(jìn)的「濾波法」、「神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法」等 —— 它們都為了一個(gè)目的，讓我們的電量焦慮，啊不，是「電池的剩余電量」得到最精確的還原。