鉅大LARGE | 點擊量:869次 | 2018年08月12日
鋰離子電池使用技巧分析
在數(shù)碼產(chǎn)品中,無論是從技術(shù)角度評估還是從價格方面的考慮,電池都占有十分重要的地位。時值今日,市場上正在銷售的數(shù)碼產(chǎn)品中,所使用的電池已經(jīng)基本完成了從鎳電池到鋰電池的過渡。也許是由于電池剛剛完成了一次鎳電池到鋰電池的革命,所以人們對鋰電池的認識并不統(tǒng)一,在許多情況下不正確的說法和做法頗為流行。因此,懂得一點鋰電池的知識,掌握鋰電池的正確使用方法是非常有必要的。
一、鋰電池的種類:
目前市面上所使用的二次電池主要有鎳氫(Ni-MH)與鋰離子(Li-ion)兩種類型。鋰離子電池中已經(jīng)量產(chǎn)的有液體鋰離子電池(LiB)和聚合物鋰離子電池(LiP)兩種。所以在許多情況下,電池上標(biāo)注了Li-ion的,一定是鋰離子電池。但不一定就是液體鋰離子電池,也有可能是聚合物鋰離子電池。
鋰離子電池是鋰電池的改進型產(chǎn)品。鋰電池很早以前就有了,但鋰是一種高度活躍(還記得它在元素周期表中的位置嗎?放入水中會爆炸,比鈉的化學(xué)性質(zhì)還要活躍。)的金屬,它使用時不太安全,經(jīng)常會在充電時出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況,后來就有了改進型的鋰離子電池,加入了能抑制鋰元素活躍的成份(比如鈷、錳等等)從而使鋰電真正達到了安全、高效、方便,而老的鋰電池也隨之基本上淘汰了。至于如何區(qū)分它們,從電池的標(biāo)識上就能識別,鋰電池為Li、鋰離子電池為Li-ion。現(xiàn)在,筆記本和手機使用的所謂“鋰電池”,其實都是鋰離子電池。
現(xiàn)代電池的基本構(gòu)造包括正極、負極與電解質(zhì)三項要素。作為電池的一種,鋰離子電池同樣具有這三個要素。一般鋰離子技術(shù)使用液體或無機膠體電解液,因此需要堅固的外殼來容納可燃的活性成分,這就增加了電池的重量和成本,也限制了尺寸大小和造型的靈活性。一般而言,液體鋰離子二次電池的最小厚度是6mm,再減少就比較困難。
而所謂聚合物鋰離子電池是在這三種主要構(gòu)造中至少有一項或一項以上使用高分子材料作為其主要的電池系統(tǒng)。
新一代的聚合物鋰離子電池在聚合物化的程度上已經(jīng)很高,所以形狀上可做到薄形化(最薄0.5毫米)、任意面積化和任意形狀化,大大提高了電池造型設(shè)計的靈活性,從而可以配合產(chǎn)品需求,做成任何形狀與容量的電池。同時,聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了50%,其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環(huán)壽命與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。
目前市面上所銷售的液體鋰離子(LiB)電池在過度充電的情形下,容易造成安全閥破裂因而起火的情形,這是非常危險的,所以必需加裝保護IC線路以確保電池不會發(fā)生過度充電的情形。而高分子聚合物鋰離子電池方面,這種類型的電池相對液體鋰離子電池而言具有較好的耐充放電特性,因此對外加保護IC線路方面的要求可以適當(dāng)放寬。此外在充電方面,聚合物鋰離子電池可以利用IC定電流充電,與鋰離子二次電池所采用的CCCV(ConstantCurrert-ConstantVoltage)充電方式所需的時間比較起來,可以縮短許多的等待時間。
二、雖然鋰離子電池優(yōu)點多多,但也有缺陷,如價格高和充放電次數(shù)少等等。鋰電池的充放電次數(shù)只有400-600次,經(jīng)過特殊改進的產(chǎn)品也不過800多次。而鎳氫電池的充電次數(shù)能夠達到700次以上,某些質(zhì)量好的產(chǎn)品充放電可達1200次,這樣一比較,鎳氫電池要比鋰電池長壽。此外鎳氫電池的價格也要比鋰電池低很多。而且嚴格說來,鋰電池同樣會有記憶效應(yīng),只是它的記憶效應(yīng)非常低,基本上可以忽略不計。因此,在一些對鋰電池產(chǎn)品的廣告中,可以看到廠商是打出“沒有記憶效應(yīng),隨用隨充”的牌子。鋰電池,鋰離子電池,聚合物鋰離子電池
由此看來,目前還沒有十全十美電池(但是鋰離子電池取代鎳氫電池是必然的)。
三、鋰離子電池的使用
這部分是本文的重點,我們分三點來談。
1、如何為新電池充電
在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時間后則進入休眠狀態(tài),此時容量低于正常值,使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活,只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池,恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng)。因此用戶手機中的新鋰電池在激活過程中,是不需要特別的方法和設(shè)備的。不僅理論上是如此,從我自己的實踐來看,從一開始就采用標(biāo)準(zhǔn)方法充電這種“自然激活”方式是最好的。
對于鋰電池的“激活”問題,眾多的說法是:充電時間一定要超過12小時,反復(fù)做三次,以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時以上”的說法,明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續(xù)下來的說法。所以這種說法,可以說一開始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別,而且可以非常明確的告訴大家,我所查閱過的所有嚴肅的正式技術(shù)資料都強調(diào)過充和過放電會對鋰電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電,特別是不要進行超過12個小時的超長充電。通常,手機說明書上介紹的充電方法,就是適合該手機的標(biāo)準(zhǔn)充電方法。
此外,鋰電池的手機或充電器在電池充滿后都會自動停充,并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時的“涓流”充電。也就是說,如果你的鋰電池在充滿后,放在充電器上也是白充。而我們誰都無法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質(zhì)量的萬無一失,所以你的電池將長期處在危險的邊緣徘徊。這也是我們反對長充電的另一個理由。
此外在對某些手機上,充電超過一定的時間后,如果不去取下充電器,這時系統(tǒng)不僅不停止充電,還將開始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠商自有其目的,但顯然對電池和手機/充電器的壽命而言是不利的。同時,長充電需要很長的時間,往往需要在夜間進行,而以我國電網(wǎng)的情況看,許多地方夜間的電壓都比較高,而且波動較大。前面已經(jīng)說過,鋰電池是很嬌貴的,它比鎳電在充放電方面耐波動的能力差得多,于是這又帶來附加的危險。
此外,不可忽視的另外一個方面就是鋰電池同樣也不適合過放電,過放電對鋰電池同樣也很不利。這就引出下面的問題。
2、正常使用中應(yīng)該何時開始充電
在我們的論壇上,經(jīng)常可以見到這種說法,因為充放電的次數(shù)是有限的,所以應(yīng)該將手機電池的電盡可能用光再充電。但是我找到一個關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實驗表,關(guān)于循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下:
循環(huán)壽命(10%DOD)vbscript:>1000次
循環(huán)壽命(100%DOD)vbscript:>200次
其中DOD是放電深度的英文縮寫。從表中可見,可充電次數(shù)和放電深度有關(guān),10%DOD時的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長很多。當(dāng)然如果折合到實際充電的相對總?cè)萘浚?0%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放電還是要比較好一些,在正常情況下,你應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電,但假如你的電池在你預(yù)計第2天不可能堅持整個白天的時候,就應(yīng)該及時開始充電,當(dāng)然你如果愿意背著充電器到辦公室又當(dāng)別論。
而你需要充電以應(yīng)付預(yù)計即將到來的會導(dǎo)致通訊繁忙的重要事件的時候,即使在電池尚有很多余電時,那么你也只管提前充電,因為你并沒有真正損失“1”次充電循環(huán)壽命,也就是“0.x”次而已,而且往往這個x會很小。
電池剩余電量用完再充的原則并不是要你走向極端。和長充電一樣流傳甚廣的一個說法,就是“盡量把手機電池的電量用完,最好用到自動關(guān)機”。這種做法其實只是鎳電池上的做法,目的是避免記憶效應(yīng)發(fā)生,不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經(jīng)有人因為電池電量過低的警告出現(xiàn)后,仍然不充電繼續(xù)使用一直用到自動關(guān)機的例子。結(jié)果這個例子中的手機在后來的充電及開機中均無反應(yīng),不得不送客服檢修。這其實就是由于電池因過度放電而導(dǎo)致電壓過低,以至于不具備正常的充電和開機條件造成的。
3、鋰電池使用的時間會越來越短。這是怎么回事呢?其實,鋰電池的制作材料是一種活性物質(zhì),活性物質(zhì)都會老化。而制作鋰電池的材料,對于使用頻繁的程度和使用環(huán)境、溫度等等條件都比較敏感。一般鋰電池的使用壽命是充放電300~500次,電池的自然損耗會明顯縮短電池的持續(xù)使用時間。而對過度的充電和過度的放電,都會急速的消減電池活性,直接導(dǎo)致鋰電池的快速老化。很多手機用戶可能都有這樣的經(jīng)歷,明明顯示還有一格電量,可半個小時后,就會顯示“電量低”,有時候還會自動關(guān)機。
所以在平時使用時,我們不必遵循“用盡、充滿”的基本原則。如果在檢測電路對電池檢測不準(zhǔn)的情況下,還遵守“用盡、充滿”的基本原則,那么電池的壽命就不長了。
4、對鋰電池手機的正確做法
歸結(jié)起來,我對鋰電池手機在使用中的充放電問題最重要的提示是:
1、按照標(biāo)準(zhǔn)的時間和程序充電,即使是前三次也要如此進行;
2、當(dāng)出現(xiàn)手機電量過低提示時,應(yīng)該盡量及時開始充電;
3、鋰電池的激活并不需要特別的方法,在正常使用中鋰電池會自然激活。如果你執(zhí)意要用流傳的“前三次12小時長充電激活”方法,實際上也不會有效果。
因此,所有追求12小時超長充電和把鋰電池手機用到自動關(guān)機的做法,都是錯誤的。如果你以前是按照錯誤的說法做的,請你及時改正,也許為時還不晚。
當(dāng)然,在數(shù)碼產(chǎn)品及充電器自身保護和控制電路質(zhì)量良好的情況下,對鋰電池的保護還是有相當(dāng)保證的。所以對充電規(guī)則的理解才是重點,在某些情況下也是可以做出某種讓步的。比如你發(fā)現(xiàn)手機在你夜晚睡覺前必須充電的話,你也可以在睡前開始充電。問題的關(guān)鍵在于,你應(yīng)該知道正確的做法是什么,并且不要刻意按照錯誤的說法去做。
考慮到手機電量顯示的誤差和其它因素,當(dāng)充電器顯示綠燈的時候,可以再多充電1.5個小時。還有一點大家要注意,鋰電池長期放置不用就會處以休眠狀態(tài),正常使用前需要激活。一般經(jīng)過3~5個充、放電周期即可激活。根據(jù)前兩個理由可知,對于休眠中的鋰電池期望通過長時間的充電來激活是沒有意義的。因為電池充滿后(約2~4個小時),鋰電池保護電路就已經(jīng)動作,切斷了外部電源。由于保護電路的作用,長時間充電對鋰電雖然無危害,但保護電路的啟動會消耗電芯的能量,萬一保護電路失去作用,輕則損壞電池,重則損壞手機,再重則后果不敢設(shè)想。所以,考慮到手機、鋰電池和充電器的個體差異,前三次充電和以后的充電都一樣,只需要3~4個小時。
鎳鎘電池一般是放電存放,因為這牽扯到枝晶問題,也就是說電池體內(nèi)鈍處可能溶解結(jié)晶到尖銳處,造成短路。而對于鎳氫電池一般充40-50%的電量即可,目的是防止氫和水發(fā)生反應(yīng)。但是不能過充,防止出現(xiàn)危險。
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