鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1338次 | 2018年10月15日
什么是電池的記憶效應(yīng)
電池記憶效應(yīng)(Batterymemoryeffect)是指如果電池屬鎳鎘電池,長(zhǎng)期不徹底充電、放電,易在電池內(nèi)留下痕跡,降低電池容量的現(xiàn)象。電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式,日久就很難改變這種模式,不能再做大幅度充電或放電。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。
導(dǎo)致的原因
由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式,鎘晶粒較粗,如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電,鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時(shí)形成次級(jí)放電平臺(tái)。
電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn),盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)上。在以后的放電過(guò)程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng),使電池的容量變得更低。
認(rèn)識(shí)記憶效應(yīng)
電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效,即電池失效后可重新回復(fù)的性能。電池長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后,自動(dòng)保持這一特定的傾向。這個(gè)最早定義在鎳鎘電池,鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng),燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng)。
意思是說(shuō),電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式,日久就很難改變這種模式,不能再做大幅度充電或放電。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個(gè)記憶效應(yīng)定義的約束,但有惰性,前幾次要激活才行,一般可以充放電300-500次,過(guò)后就會(huì)發(fā)現(xiàn)持續(xù)時(shí)間越來(lái)越短,短得你想換手機(jī)。用舊的電池包好放在冰箱里幾天然后再用會(huì)有所提高性能。
由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式,鎘晶粒較粗,如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電,鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時(shí)形成次級(jí)放電平臺(tái)。要消除這種效應(yīng),有兩種方法,一是采用小電流深度放電(如用0.1C放至0V)一是采用大電流充放電(如1C)幾次。
在實(shí)際應(yīng)用中,消除記憶效應(yīng)的方法有嚴(yán)格的規(guī)范和一個(gè)操作流程。操作不當(dāng)會(huì)適得其反。對(duì)于鎳鎘電池,正常的維護(hù)是定期深放電:平均每使用一個(gè)月(或30次循環(huán))進(jìn)行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié),即exercise),平常使用是盡量用光電池或用到關(guān)機(jī)等手段可以緩解記憶效應(yīng)的形成,但這個(gè)不是exercise,因?yàn)閮x器(如手機(jī))是不會(huì)用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機(jī)的,必須要專門的設(shè)備或線路來(lái)完成這項(xiàng)工作,幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個(gè)功能。
電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn),盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)上。在以后的放電過(guò)程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng),使電池的容量變得更低。
鋰離子電池
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見(jiàn)的正極材料主要成分為L(zhǎng)iCoO2,充電時(shí),加在電池兩極的電勢(shì)迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。
放電時(shí),鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合。鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流,化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡(jiǎn)單,然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實(shí)際問(wèn)題還是很多:正極的材料需要添加劑來(lái)保持多次充放的活性,負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級(jí)去設(shè)計(jì)以容納更多的鋰離子;填充在正負(fù)極之間的電解液,除了保持穩(wěn)定,還需要具有良好導(dǎo)電性,減小電池內(nèi)阻。
鋰離子電池一般都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(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會(huì)逐漸變化。使用說(shuō)明中的“使用一個(gè)月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?,使得電池的充電控制和?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況。
充電控制芯片主要控制電池的充電過(guò)程。鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時(shí))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(biāo)準(zhǔn)電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會(huì)過(guò)充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到零,而最終完成充電。
電量統(tǒng)計(jì)芯片通過(guò)記錄放電曲線(電壓,電流,時(shí)間)可以抽樣計(jì)算出電池的電量,這就是我們?cè)贐atteryInformaTIon里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后,放電曲線是會(huì)改變的,如果芯片一直沒(méi)有機(jī)會(huì)再次讀出完整的一個(gè)放電曲線,其計(jì)算出來(lái)的電量也就是不準(zhǔn)確的。所以我們需要深充放來(lái)校準(zhǔn)電池的芯片。