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锂离子电池使用技巧简介

钜大LARGE  |  点击量:807次  |  2020年04月03日  

在数码产品中,无论是从技术角度评估还是从价格方面的考虑,电池都占有十分重要的地位。时值今日,市场上正在销售的数码产品中,所使用的电池已经基本完成了从镍电池到锂电池的过渡。也许是由于电池刚刚完成了一次镍电池到锂电池的革命,所以人们对锂电池的认识并不统一,在许多情况下不正确的说法和做法颇为流行。因此,懂得一点锂电池的知识,掌握锂电池的正确使用方法是非常有必要的。

锂离子电池使用技巧简介


在数码产品中,无论是从技术角度评估还是从价格方面的考虑,电池都占有十分重要的地位。时值今日,市场上正在销售的数码产品中,所使用的电池已经基本完成了从镍电池到锂电池的过渡。也许是由于电池刚刚完成了一次镍电池到锂电池的革命,所以人们对锂电池的认识并不统一,在许多情况下不正确的说法和做法颇为流行。因此,懂得一点锂电池的知识,掌握锂电池的正确使用方法是非常有必要的。一、锂电池的种类:


目前市面上所使用的二次电池主要有镍氢(Ni-MH)与锂离子(Li-ion)两种类型。锂离子电池中已经量产的有液体锂离子电池(LiB)和聚合物锂离子电池(LiP)两种。所以在许多情况下,电池上标注了Li-ion的,一定是锂离子电池。但不一定就是液体锂离子电池,也有可能是聚合物锂离子电池。


锂离子电池是锂电池的改进型产品。锂电池很早以前就有了,但锂是一种高度活跃(还记得它在元素周期表中的位置吗?放入水中会爆炸,比钠的化学性质还要活跃。)的金属,它使用时不太安全,经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况,后来就有了改进型的锂离子电池,加入了能抑制锂元素活跃的成份(比如钴、锰等等)从而使锂电真正达到了安全、高效、方便,而老的锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们,从电池的标识上就能识别,锂电池为Li、锂离子电池为Li-ion。现在,笔记本和手机使用的所谓锂电池,其实都是锂离子电池。


现代电池的基本构造包括正极、负极与电解质三项要素。作为电池的一种,锂离子电池同样具有这三个要素。一般锂离子技术使用液体或无机胶体电解液,因此需要坚固的外壳来容纳可燃的活性成分,这就增加了电池的重量和成本,也限制了尺寸大小和造型的灵活性。一般而言,液体锂离子二次电池的最小厚度是6mm,再减少就比较困难。


而所谓聚合物锂离子电池是在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料作为其主要的电池系统。


新一代的聚合物锂离子电池在聚合物化的程度上已经很高,所以形状上可做到薄形化(最薄0.5毫米)、任意面积化和任意形状化,大大提高了电池造型设计的灵活性,从而可以配合产品需求,做成任何形状与容量的电池。同时,聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%,其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。


目前市面上所销售的液体锂离子(LiB)电池在过度充电的情形下,容易造成安全阀破裂因而起火的情形,这是非常危险的,所以必需加装保护IC线路以确保电池不会发生过度充电的情形。而高分子聚合物锂离子电池方面,这种类型的电池相对液体锂离子电池而言具有较好的耐充放电特性,因此对外加保护IC线路方面的要求可以适当放宽。此外在充电方面,聚合物锂离子电池可以利用IC定电流充电,与锂离子二次电池所采用的CCCV(ConstantCurrert-ConstantVoltage)充电方式所需的时间比较起来,可以缩短许多的等待时间。


二、虽然锂离子电池优点多多,但也有缺陷,如价格高和充放电次数少等等。锂电池的充放电次数只有400-600次,经过特殊改进的产品也不过800多次。而镍氢电池的充电次数能够达到700次以上,某些质量好的产品充放电可达1200次,这样一比较,镍氢电池要比锂电池长寿。此外镍氢电池的价格也要比锂电池低很多。而且严格说来,锂电池同样会有记忆效应,只是它的记忆效应非常低,基本上可以忽略不计。因此,在一些对锂电池产品的广告中,可以看到厂商是打出没有记忆效应,随用随充的牌子。锂电池,锂离子电池,聚合物锂离子电池


由此看来,目前还没有十全十美电池(但是锂离子电池取代镍氢电池是必然的)。


三、锂离子电池的使用


这部分是本文的重点,我们分三点来谈。


1、如何为新电池充电


在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过35次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此,从我自己的实践来看,从一开始就采用标准方法充电这种自然激活方式是最好的。


对于锂电池的激活问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。这种前三次充电要充12小时以上的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。


此外,锂电池的手机或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的涓流充电。也就是说,如果你的锂电池在充满后,放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失,所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。


此外在对某些手机上,充电超过一定的时间后,如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电,还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的,但显然对电池和手机/充电器的寿命而言是不利的。同时,长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行,而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高,而且波动较大。前面已经说过,锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多,于是这又带来附加的危险。


此外,不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电,过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。


2、正常使用中应该何时开始充电


在我们的论坛上,经常可以见到这种说法,因为充放电的次数是有限的,所以应该将手机电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表,关于循环寿命的数据列出如下:


循环寿命(10%DOD)vbscript:(gt)1000次


循环寿命(100%DOD)vbscript:(gt)200次


其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见,可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量:10%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放电还是要比较好一些,在正常情况下,你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候,就应该及时开始充电,当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。


而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候,即使在电池尚有很多余电时,那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失1次充电循环寿命,也就是0.x次而已,而且往往这个x会很小。


电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法,就是尽量把手机电池的电量用完,最好用到自动关机。这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免记忆效应发生,不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为电池电量过低的警告出现后,仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的手机在后来的充电及开机中均无反应,不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低,以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。


3、锂电池使用的时间会越来越短。这是怎么回事呢?其实,锂电池的制作材料是一种活性物质,活性物质都会老化。而制作锂电池的材料,对于使用频繁的程度和使用环境、温度等等条件都比较敏感。一般锂电池的使用寿命是充放电300~500次,电池的自然损耗会明显缩短电池的持续使用时间。而对过度的充电和过度的放电,都会急速的消减电池活性,直接导致锂电池的快速老化。很多手机用户可能都有这样的经历,明明显示还有一格电量,可半个小时后,就会显示电量低,有时候还会自动关机。


所以在平时使用时,我们不必遵循用尽、充满的基本原则。如果在检测电路对电池检测不准的情况下,还遵守用尽、充满的基本原则,那么电池的寿命就不长了。


4、对锂电池手机的正确做法


归结起来,我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是:


1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行)


2、当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电)


3、锂电池的激活并不需要特别的方法,在正常使用中锂电池会自然激活。如果你执意要用流传的前三次12小时长充电激活方法,实际上也不会有效果。


因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池手机用到自动关机的做法,都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的,请你及时改正,也许为时还不晚。


当然,在数码产品及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下,对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点,在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话,你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于,你应该知道正确的做法是什么,并且不要刻意按照错误的说法去做。


考虑到手机电量显示的误差和其它因素,当充电器显示绿灯的时候,可以再多充电1.5个小时。还有一点大家要注意,锂电池长期放置不用就会处以休眠状态,正常使用前需要激活。一般经过3~5个充、放电周期即可激活。根据前两个理由可知,对于休眠中的锂电池期望通过长时间的充电来激活是没有意义的。因为电池充满后(约2~4个小时),锂电池保护电路就已经动作,切断了外部电源。由于保护电路的作用,长时间充电对锂电虽然无危害,但保护电路的启动会消耗电芯的能量,万一保护电路失去作用,轻则损坏电池,重则损坏手机,再重则后果不敢设想。所以,考虑到手机、锂电池和充电器的个体差异,前三次充电和以后的充电都一样,只需要3~4个小时。


镍镉电池一般是放电存放,因为这牵扯到枝晶问题,也就是说电池体内钝处可能溶解结晶到尖锐处,造成短路。而对于镍氢电池一般充40-50%的电量即可,目的是防止氢和水发生反应。但是不能过充,防止出现危险。


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