鉅大LARGE | 點擊量：2128次 | 2019年06月14日
究竟要如何保養鋰電池 才是正確？
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為LiCoO2
充電時
正極反應：LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-
負極反應：C+xLi++xe-CLix
電池總反應：LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
放電時，則發生上述反應的逆反應。
充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出Li+離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，Li+離子則從片層結構的碳中逸出，重新和正極的化合物結合。Li+的移動推動了電流。
反應式雖然很簡單，然而在實際的工業生產中，需要考慮的實際問題要多得多。正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的Li+離子，填充在正負極之間的電解液，除了保持穩定，還需要具有良好導電性，減小電池內阻。
嚴格意義來說,鋰離子電池盡管存在容量退化,但并沒有鎳鎘電池的記憶效應.記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會產生這種反應.鋰離子電池在多次充放后容量會下降,其原因是復雜而多樣的：
其一是正負極材料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的的空穴結構會逐漸塌陷,堵塞,從化學角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩定的其他化合物.物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的Li+離子數目.
其二是催化添加劑的變化,原先具有催化作用的分子結構的催化添加劑會逐漸改變結構,最終不能催化甚至起到相反的作用.
其三電解質會在多次充放電中逐步變性，內阻增加。工藝不好的電芯可能由于電解質中某些成分控制不當而更快的變性。
過度充電和過度放電,將對鋰電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結構里去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來.這也是Li-ion電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.
不適合的溫度,將引發鋰電內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物,所以在有的鋰電正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質添加劑。在電池升溫達一定的情況下，復合膜膜孔閉合或電解質變性，電池內阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常.
而深充放對提升鋰電池的實際容量，專家明確的告訴我，這是沒有意義的。他們甚至說，所謂使用前三次全充放的"激活"，在他們兩位Phd的知識里，也想不通這有什么必要。然而為什么很多人深充放以后BatteryInformation里標示容量會發生改變呢?后面將會提到。
IBM筆記本用鋰離子電池帶有管理芯片和充電控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量,溫度,ID,充電狀態,放電次數等數值.這些值在使用中逐漸變化,據說一些值在多次的非全充分中可能導致電池標稱容量下降,電池充不滿或是使用時間變短等情況.
我個人認為IBM使用說明中的使用一個月后應該全充放一次的做法主要的作用應該就是修正這些寄存器里不當的值,使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況.如果有人有辦法直接讀出這些值,再結合充電情況來分析,我想不難破解在保護電路監控下的深充放對電池指標有所提升的真正原因.
充電控制芯片主要控制電池的充電過程.ThinkPad鋰電池的充電過程分為兩個階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃***色時)和恒壓電流遞減階段(電池指示燈呈綠色閃爍.恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標稱電壓,隨后在控制芯片下轉入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0,而最終完成充電.
電量統計芯片通過記錄放電曲線(電壓，電流，時間)可以抽樣計算出電池的電量，這就是我們在BatteryInformation里讀到的wh.而鋰電在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線，其計算出來的電量也就是不準確的。所以我們需要深充放來校準電池的芯片。
最后我對電池的保養的看法是:
1.不必刻意保證每一次都放完電了再充;
2.一段時間可做一次保護電路控制下的深充放以修正電池的電量統計,但這不會提高你電池的實際容量。
3.長期不用的電池,應放在陰涼的地方以減弱其內部自身鈍化反應的速度.
4.保護電路也無力監控電池的自放電,長期不用的電池,應充入一定的電量以防電池在存貯中自放電過量導致過度放電的損壞;
其實電池沒有太多要顧及的使用注意，換句話說是顧及也沒有太大用。一個電池能使用多少次，也許差別更多的來自電池本身制造中的個體差異，而不是使用方法.
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