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过度充电对锂电池到底有没有损害

钜大LARGE  |  点击量:24235次  |  2018年05月01日  

摘要
本文从下一段开始所说的电池都是指笔记本电脑用的锂电池,也许对手机用的锂电池也有一定道理(我不是很肯定),但是不是普通照相机上常用的镍氢电池或是别的什么电池。事实上有证据显示,深度充放电法对镍氢电池确实是有效的,而冷冻相当于对电池变相深度充放电,所以也应该是有效的(当然没几个人会为了省几节干电池的钱去冒电池可能爆炸的巨大风险)。但是锂电池的老化一般都是由于电芯材料崩解造成的,是不可逆的。

  充电时间久和过度充电不是一个概念。过度充电指充电时电压高于充电截止电压,一般锂电池为4.2V。电压高低决定了电池是否过充,和充电多少时间没有任何关系。一般由于充电器或者手机内电池管理芯片的原因,到电池正负两端的最高输出电压就是4.2V。就算超过了,还有锂电池内置的保护板。也就意味着到电芯的电压绝不会超过4.2V。充再久也不会过充。题主大可以放心得充,这么做不会损坏手机电池。但注意不要插着充电器太久,比如一天两天。太久的话,一来充电器也是费电的,二来手机会切断电源,这样电池的电会被使用掉,这样可能会再次开始充电,然后充满,然后再用掉这样循环,虽然越浅的充放对锂电池寿命影响小,但一直这样也是要折寿的。


  锂电池深充深放,电池的损耗就会越大,锂电池工作最理想的状态是浅充浅放,那样的话电池寿命就越长。据世豹锂电池工程师介绍:锂电池充放电在化学上是氧化还原反应,在物理上就是锂离子做往返运动,所以也成为“摇摆式”电池,在充电时,锂离子脱出,嵌入负极,如果过量充电,造成正极结构坍塌,负极由于嵌入过量锂离子,而析出堆积负极表面;在放电时,锂离子脱出负极,回到正极,如果过量放电,造成负极载流体铜离子析出,跑到负极表面,甚至正极表面,影响正负极活性物质结构而失效。锂电池充电一般设置为两个步骤,分为两个过程,恒流充电过程和恒压充电过程,其中恒流充电过程占大部分充电时间,恒压充电是一个涓流充电过程在充电过程中要注意锂电池过度充电的发生,正规的锂电池充电器都会根据锂电池的特性去设定好充电程序,锂电池组中都带有保护板,可以防止锂电池过度充电情况的发生。一、按要求设置锂电池充电上限锂电池充电电流及充电电压是锂电池充电中最为重要的两个参数,这不仅关系到锂电池充电性能还关系到锂电池的使用安全,大电流或者超过锂电池充电上限都会影响到锂电池性能,或者有起火爆炸等危险情况的发生。所以给锂电池充电时要注意充电电压及充电电流,也就选好锂电池充电器,如果单节锂电池充电电压为4.2V则多节锂电池充电电压=4.2V*锂电池串联数二、放电最低电压2.75V此外,要注意锂电池放电截止电压,即锂电池放电终止电压,理想的锂电池放电截止电压是3.0,但实际使用中的锂电池放电截止电压的设置会有所不同,通常比3.0V要低,目的是为了充分利用电池电量,而最常见的是将放电终止电压设为3.0V。当电池放电至终止电压时就要给电池充电。


  2017电池行业发展主旋律“三元锂电池”已成主流“提质降本”是2017年行业发展的主旋律,市场快速向龙头企业聚集,行业分化现象加剧。材料领域,上游原材料供需失衡导致价格进一步上扬,三元材料高镍化进程加快,磷酸铁锂、隔膜、电解液性能稳步提升;设备领域,企业业绩普遍有所提升,同时账期拉长所带来的资金短缺风险也在扩大。相较于2016年,2017年我国锂电池行业市场发生了两个明显的变化:第一,在投资扩产、并购重组热潮下,龙头企业间的竞争加剧;第二,动力电池领域三元锂电池市场应用将大增。


  今年三元锂电池在动力电池领域的应用已成为主流。宁德时代、比亚迪、国轩高科等大型磷酸铁锂电池企业都开始增加三元锂电池产能。从各类电池情况来看,2017年前10个月18.1GWh锂电总装机量中,三元/锰系电池以9.96GWh占比55.03%,与前9个月的54.49%相比,又有所提升。其中锰酸锂电池不到0.9GWh,磷酸铁锂电池以7.88GWh占比43.51%,与前9个月的44.27%相比,有所下滑。


  从设立双积分政策,到提升贷款发放比例,再到多个城市正式启用专用号牌等,新能源汽车行业利好不断。因此,第三季度以来,我国电动汽车开始逐渐放量回暖,销量大幅提升,对电池的需求也不断增加。今年前三季度我国车用动力电池装机总量为14.75GWh,同比增长24.14%,因此电池企业在收入方面多实现较大增长。目前,新能源汽车搭载最多的电池为三元电池和磷酸铁锂电池。受政策影响,作为锂交易指标的国内碳酸锂价格在11月中旬涨至每吨15.9万元,刷新历史最高。


  1、电池企业在新能源汽车细分市场定位明确,领军企业接单量明显增加沃特玛今年签署订单总金额超过103亿元,依靠高能量磷酸铁锂电池,主攻客车、专用车市场。比克电池接获河北御捷18650电芯和东风柳汽1000万颗2000套动力电池包订单,主攻乘用车市场。还有中小电池企业衡远新能源获得浙江吉利15亿元订单,均受到业内关注。2、第三方动力电池PACK领域出现“独角兽”普莱德2017年1-11月总计获得46亿元订单。相较于其他第三方PACK企业而言,普莱德让诸多对手望尘莫及。3、储能市场升温今年,中天储能、南都电源、双登集团等均接获订单。比如中天储能与协鑫智慧能源签订10MWh锂电储能项目商务合同。


  最近有个流言,是说快要报废的锂电池放到冰箱里冷冻三天,再拿出来就能起死回生,重新恢复使用。真有那么神吗?


  本文从下一段开始所说的电池都是指笔记本电脑用的锂电池,也许对手机用的锂电池也有一定道理(我不是很肯定),但是不是普通照相机上常用的镍氢电池或是别的什么电池。事实上有证据显示,深度充放电法对镍氢电池确实是有效的,而冷冻相当于对电池变相深度充放电,所以也应该是有效的(当然没几个人会为了省几节干电池的钱去冒电池可能爆炸的巨大风险)。但是锂电池的老化一般都是由于电芯材料崩解造成的,是不可逆的。


  果壳网给的时间太短,不够我搜罗到一块报废的电池亲自去做实验。而且因为我有超过五成的把握怀疑这么做会对电池造成永久性的损害,所以我也实在是舍不得拿好电池去试,只好去搜集整理一下网络上的资料了。


  首先我注意到,这个事情据说在北京电视台《生活大调查》栏目做了试验,结果是:没用!不过现在专家泛滥,电视台找个专家随便演示一下然后说没用,就真的没用吗?那为什么网上还有那么多人在传?


  我想还是多找找那些说有用的人吧。跳过那些抄袭转贴和没有证据的瞎嚷嚷,国内互联网上我能找到的最早期的实验文是2005年的一篇名为《笔记本锂电池重生记之僵尸复活》的帖子。(参见http://www.pxue.com/Html/311.html,是的,我知道这不是原贴,帖子上明确写了是从专门网(51nb.com)转过来的,但是不知是什么原因,专门网上的原贴却已经不见了。@小园听风同学,您的切入点和我真是不谋而合!)


  值得我们注意的一点是,该文作者明确指出这是他从香港的一个手机论坛上找到的恢复手机电池的方法。他拿来在笔记本电池上试用的。而且经过初步搜索,我也没有找到在该文日期之前的关于计算机锂电池冰冻法的网文,所以我强烈怀疑该文就是所有笔记本锂电池冰冻传说的起点。


  另外一个最重要的细节不在正文里,而在正文下面的评论里。负责任的转贴者把这段重要的评论也转抄了过来:冰冻处理后对电池一共进行了七次供电实验,前五次电池供电均在一小时以上,显著高于冰冻之前的水平,从第六次供电开始彻底恢复到冰冻前的状态。所以冷冻后的恢复只能维持一个短暂的时间。


  仔细在网上搜搜会发现,有很多宣布实验失败的帖子(其中包括很多去冷藏而不是冷冻的外行)。而那些宣布实验成功而且提供实验数据的帖子都有一个共同的现象,那就是冷冻之后只在很短的时间内好用,之后就又不行了。不仅仅是笔记本电脑的锂电池,手机的锂电池也是如此。例如在2007年的另一篇名为《手机旧电池能用冰箱修复?》的文章(原文来自杭州的《都市快报》,注意没有,冻电池征稿贴的配图就是从这篇文章里来的。这篇文章被网友抄袭了一千六百次,害我画了好大功夫才找到原版,不知道转载时标出原作者是最起码的道德吗?)


  一块笔记本锂电池里除了电芯外还有别的部件,也就是一些控制电路和晶片,用来判断电池的充电状况什么的,比如保护电池,不让你过度充电把它充爆了,再比如不让你彻底把电池放光。这是因为彻底放光所有的电会对电池槽产生永久的损害。所以保护线路会在电量低到警戒线以下之前就自动切断和外界的全部联系。新买来的锂电池,头几次使用的时候需要深度充放电,就是为了让保护系统能够校准参数。(当然以后就别频繁深度充放电了,那是会折寿的。)


  前面说过长时间的冷冻其实就是个强制深度放电的过程,而且可以放到让那些保护线路也都失效的程度。我强烈怀疑,冰冻其实是扰乱了这些参数,让电池能够在违反安全规定的情况下积蓄最后的力量工作几次而已,代价是电池内部的永久性伤害。当然了,你的电池本来就已经快不行了,并不在乎承受更大的痛苦。


  我昨天网上刚贴了猜测,就有人对我的猜测提出了质疑。好吧,对于原理我确实不清楚,完全有可能是错的。我也去上网搜了一下原理,搜的结果更糊涂了,以我多年学习科学和阅读科幻的经验看,那些解释听上去更像是科幻而不是科学,我就不转述了。


  但原理不明并不妨碍我们汇总资料得出结论。我知道很多缺乏耐心的读者都有跳过大段文字直接看结论的习惯。那么本文的结果是什么呢,冰冻法是否真的有效呢?对于冷冻法的效果我联想到了四个字:回光返照。


  总而言之,就是没有实用价值。一边是花一两千块钱买块新的,一边是冷冻三天然后拿出来只能用五次,您不会真的那么抠门吧?当然,我最后需要再强调一遍,这里说的是复活笔记本(可能也包括手机)的即将报废的锂电池。我们说的是复活不是收藏,也不是别的品种的电池。如果是镍氢电池或者镍镉电池,因为原理不同,在一些情况下是会起作用的。我说的也不是你手表上的纽扣电池,那个嘛,数据不足,无法判断。


  目前手机用锂电池分为两种,锂离子和锂聚合物。两种电池正极材料都相同,一般


  都是钴酸锂(三元材料和磷酸铁锂目前手机电池商品中没有实物),不同之处主要在于


  锂离子电池电解液是六氟磷酸锂,锂聚合物电池电解液是固态高聚物。聚合物电池基本


  上都特指索爱的电池。一般来说,聚合物电池放电更均匀,安全性能更好,但是造价比


  较高。


  两种锂电池的充电注意事项基本相同。那么我着重说一下锂电池的安全特点。由于锂电池本身没有过充保护,也就是说过充极容易导致爆炸,所以所有的电池厂商都会在锂电内部安装一块电路控制芯片,过充后马上自动断电。锂电的安全温度在180度左右,超过这个温度极容易发生爆炸。


  那么新买的手机,电池怎么充合适呢?因为任何一块锂电池在出厂之前都必须做安全检测,过程也就相当于激活,所以可以保证正极材料中的锂离子可以自由出入,并且没有晶格塌陷。所以到普通消费者手上的电池,都是严格经过检测激活步骤的,不用担心激活状态。


  现在网上流传的前三次充12个小时说法的由来,最早以前的手机电池为镍氢电池,比如诺基亚3310,镍氢电池出厂无需激活,并且电池本身也有记忆效应,所以为了使电


  性能达到最佳,往往需要用户使用的时候先充至最满,然后将电量完全放完(电压由1.2v变为1.0v),这样可以防止记忆效应。如果开始充电时间偏短的话,电池没有完全激


  活,1000mAh的电池可能只充到900mAh,无论对电池使用效率还是电池寿命本身都是有很大影响的。


  同样的方法用在锂电池身上会出现什么状况?因为钴酸锂的晶体特性有别于氢氧化镍,比氢氧化镍更加容易出现晶格塌陷的情况。所以充电过程中,如果过充时间太长,


  容易使钴酸锂空间活性失效,加上充电必然导致温度升高,一是对正极材料影响大,而且还可能导致危险。因为如此,我们在使用锂电的过程中绝对不能将电池的电都用完了再充,那样钴酸锂会严重失效,寿命缩短。正确的方法是不要等到电池快用完了才充电,并且电池指示充电完成就立刻拔下电源。


  用在手机上的充电方法,最恰当的是:关机状态下线充,充满时即刻拔下电源,再开机使用。


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