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鋰離子電池正負(fù)極材料
摘要:鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。下面文章詳細(xì)的為我們介紹了鋰電池的原理和保養(yǎng)方法。
【鋰離子電池原理】鋰離子電池工作原理鋰離子電池正負(fù)極材料
鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電池時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現(xiàn)代高性能電池的代表。
鋰離子電池-簡(jiǎn)介
鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電池(Li-ion,LithiumIonBattery):鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),因而得到了普遍應(yīng)用——現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源,盡管其價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高,它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍,而且具有很低的自放電率。此外,鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。
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%
鋰離子電池工作原理
鋰離子電池鋰離子電池原理結(jié)構(gòu)鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。目前手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池。目前手機(jī)等使用的鋰離子電池,而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大,沒有應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池正負(fù)極材料
鋰離子電池負(fù)極材料為碳素材料,鋰離子電池正極材料是含鋰的化合物,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。
鋰離子電池能量密度大,平均輸出電壓高。自放電小,每月在10%以下。沒有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%,而且輸出功率大。使用壽命長(zhǎng)。沒有環(huán)境污染,被稱為綠色電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
充電是電池重復(fù)使用的重要步驟,鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段:恒流快充階段(指示燈呈紅色或黃色)和恒壓電流遞減階段(指示燈呈綠色)。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(tǒng)計(jì)芯片通過記錄放電曲線可以抽樣計(jì)算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后,放電曲線會(huì)發(fā)生改變,鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng),但是充電不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響電池性能。
鋰離子電池過度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,而塌陷會(huì)造成充電過程中鋰離子無法插入;過度充電使過多的鋰離子插入負(fù)極碳結(jié)構(gòu),而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。
充電量等于充電電流乘以充電時(shí)間,在充電控制電壓一定的情況下,充電電流越大(充電速度越快),充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點(diǎn)不當(dāng),同樣會(huì)造成電池容量不足,實(shí)際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒有得到充分反應(yīng)就停止充電,這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。
鋰離子電池-鋰離子電池電池組成部分
鋼殼/鋁殼系列:
(1)電池上下蓋
(2)正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷
(3)隔膜——一種特殊的復(fù)合膜
(4)負(fù)極——活性物質(zhì)為碳
(5)有機(jī)電解液
(6)電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)
軟包裝系列
(1)正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷
(2)隔膜——PP或者PE復(fù)合膜
(3)負(fù)極——活性物質(zhì)為碳
(4)有機(jī)電解液
(5)電池殼——鋁塑復(fù)合膜
鋰離子電池工作原理
鋰離子電池原理圖
當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時(shí)間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會(huì)產(chǎn)生泡沫,反而不滿。對(duì)電池來說,正常使用就是放電的過程。
鋰電池放電需要注意幾點(diǎn):
第一,放電電流不能過大,過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱,有可能會(huì)造成永久性的損害。在手機(jī)上,這個(gè)倒是沒有問題的,可以不考慮。
第二,絕對(duì)不能過放電!鋰電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導(dǎo)致電池報(bào)廢。好在手機(jī)電池內(nèi)部都已經(jīng)裝了保護(hù)電路,電壓還沒低到損壞電池的程度,保護(hù)電路就會(huì)起作用,停止放電。從圖上可以看出,電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
鋰離子電池-安全隱患
鋰離子電池鋰離子電池鋰離子電池的安全性問題,不僅與池材料本身性質(zhì)有關(guān),而且與電池制備技術(shù)和使用有關(guān)。手機(jī)電池頻頻發(fā)生爆炸事件,一方面是由于保護(hù)電路失效,但更重要的是在于材料方面并沒有根本的解決問題。
鈷酸鋰正極活性材料在小電芯方面是很成熟的體系,但是充滿電后,仍舊有大量的鋰離子留在正極,當(dāng)過充時(shí),殘留在正極的鋰離子將會(huì)涌向負(fù)極,在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過充時(shí)必然的結(jié)果,甚至在正常充放電過程中,也有可能會(huì)有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶,鈷酸鋰材料的理論比能量是超過每克270毫安時(shí)的,但為保證其循環(huán)性能,實(shí)際使用容量只有理論容量的一半。在使用過程中,由于某種原因(如管理系統(tǒng)損壞)而導(dǎo)致電池充電電壓過高,正極中剩余的一部分鋰就會(huì)脫出,經(jīng)電解液到負(fù)極表面以金屬鋰的形式沉積形成枝晶。枝晶刺穿隔膜,形成內(nèi)部短路。
電解液的主要成分為碳酸酯,閃點(diǎn)很低,沸點(diǎn)也較低,在一定條件下會(huì)燃燒甚至爆炸。如電池出現(xiàn)過熱,會(huì)導(dǎo)致電解液中的碳酸酯被氧化和還原,產(chǎn)生大量氣體和更多的熱,如缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放,電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起爆炸。
聚合物電解質(zhì)鋰離子電池并沒有從根本上解決安全性問題,同樣使用鈷酸鋰和有機(jī)電解液,而且電解液為膠狀,不易泄漏,將會(huì)發(fā)生更猛烈的燃燒,燃燒是聚合物電池安全性最大的問題。
在使用方面也存在一些問題,電池發(fā)生外部短路或內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過大電流。外部短路時(shí)電池瞬間大電流放電,在內(nèi)阻上消耗大量能量,產(chǎn)生巨大熱量。內(nèi)部短路形成大電流,溫度上升導(dǎo)致隔膜熔化,短路面積擴(kuò)大,進(jìn)而形成惡性循環(huán)。
鋰離子電池為達(dá)到單只電芯3~4.2V的高工作電壓,必須采取分解電壓大于2V的有機(jī)電解液,而采用有機(jī)電解液在大電流、高溫的條件下會(huì)被電解,電解產(chǎn)生氣體,導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高,嚴(yán)重會(huì)沖破殼體。
過充可能會(huì)析出金屬鋰,在殼體破裂的情況下,與空氣直接接觸,導(dǎo)致燃燒,同時(shí)引燃電解液,發(fā)生強(qiáng)烈火焰,氣體急速膨脹,發(fā)生爆炸。
另外,對(duì)于手機(jī)鋰離子電池,由于使用不當(dāng),如擠壓、沖擊和進(jìn)水等導(dǎo)致電池膨脹、變形和開裂等,這些都會(huì)導(dǎo)致電池短路,在放電或充電過程放熱引起爆炸。
鋰離子電池-安全性設(shè)計(jì)
鋰離子電池鋰離子電池為了避免因使用不當(dāng)造成電池過放電或者過充電,在單體鋰離子電池內(nèi)設(shè)有三重保護(hù)機(jī)構(gòu)。一是采用開關(guān)元件,當(dāng)電池內(nèi)的溫度上升時(shí),它的阻值隨之上升,當(dāng)溫度過高時(shí),會(huì)自動(dòng)停止供電;二是選擇適當(dāng)?shù)母舭宀牧?,?dāng)溫度上升到一定數(shù)值時(shí),隔板上的微米級(jí)微孔會(huì)自動(dòng)溶解掉,從而使鋰離子不能通過,電池內(nèi)部反應(yīng)停止;三是設(shè)置安全閥(就是電池頂部的放氣孔),電池內(nèi)部壓力上升到一定數(shù)值時(shí),安全閥自動(dòng)打開,保證電池的使用安全性。
有時(shí),電池本身雖然有安全控制措施,但是因?yàn)槟承┰蛟斐煽刂剖ъ`,缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放,電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起爆炸。
一般情況下,鋰離子電池儲(chǔ)存的總能量和其安全性是成反比的,隨著電池容量的增加,電池體積也在增加,其散熱性能變差,出事故的可能性將大幅增加。對(duì)于手機(jī)用鋰離子電池,基本要求是發(fā)生安全事故的概率要小于百萬分之一,這也是社會(huì)公眾所能接受的最低標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于大容量鋰離子電池,特別是汽車等用大容量鋰離子電池,采用強(qiáng)制散熱尤為重要。
選擇更安全的電極材料,選擇錳酸鋰材料,在分子結(jié)構(gòu)方面保證了在滿電狀態(tài),正極的鋰離子已經(jīng)完全嵌入到負(fù)極炭孔中,從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生。同時(shí)錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰,分解溫度超過鈷酸鋰100℃,即使由于外力發(fā)生內(nèi)部短路(針刺),外部短路,過充電時(shí),也完全能夠避免了由于析出金屬鋰引發(fā)燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。
另外,采用錳酸鋰材料還可以大幅度降低成本。
提高現(xiàn)有安全控制技術(shù)的性能,首先要提高鋰離子電池芯的安全性能,這對(duì)大容量電池尤為重要。選擇熱關(guān)閉性能好的隔膜,隔膜的作用是在隔離電池正負(fù)極的同時(shí),允許鋰離子的通過。當(dāng)溫度升高時(shí),在隔膜熔化前進(jìn)行關(guān)閉,從而使內(nèi)阻上升至2000歐姆,讓內(nèi)部反應(yīng)停止下來。
當(dāng)內(nèi)部壓力或溫度達(dá)到預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)時(shí),防爆閥將打開,開始進(jìn)行卸壓,以防止內(nèi)部氣體積累過多,發(fā)生形變,最終導(dǎo)致殼體爆裂。
提高控制靈敏度、選擇更靈敏的控制參數(shù)和采用多個(gè)參數(shù)的聯(lián)合控制(這對(duì)于大容量電池尤為重要)。對(duì)于大容量鋰離子電池組是串/并聯(lián)的多個(gè)電芯組成,如筆記本電腦的電壓為10V以上,容量較大,一般采用3~4個(gè)單電池串聯(lián)就可以滿足電壓要求,然后再將2~3個(gè)串聯(lián)的電池組并聯(lián),以保證較大的容量。
大容量電池組本身必須設(shè)置較為完善的保護(hù)功能,還應(yīng)考慮兩種電路基板模塊:保護(hù)電路基板(ProtectionBoardPCB)模塊及SmartBatteryGaugeBoard模塊。整套的電池保護(hù)設(shè)計(jì)包括:第1級(jí)保護(hù)IC(防止電池過充、過放、短路),第2級(jí)保護(hù)IC(防止第2次過壓)、保險(xiǎn)絲、LED指示、溫度調(diào)節(jié)等部件。
在多級(jí)保護(hù)機(jī)制下,即使是在電源充電器、筆記本電腦出現(xiàn)異常的情況下,筆記本電池也只能轉(zhuǎn)為自動(dòng)保護(hù)狀態(tài),如果情況不嚴(yán)重,往往在重新插拔后還能正常工作,不會(huì)發(fā)生爆炸。
目前,筆記本電腦和手機(jī)使用的鋰離子電池所采用的底層技術(shù)是不安全的,需要考慮更安全的結(jié)構(gòu)。
總之,隨著材料技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)鋰離子電池設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和使用諸方面要求的認(rèn)識(shí)不斷加深,未來的鋰離子電池會(huì)變得更安全。
鋰離子電池-種類
鋰離子電池鋰離子電池的充電器不可充電的鋰電池有多種,目前常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。
1鋰-二氧化錳電池(LiMnO2)
鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,并采用有機(jī)電解液的一次性電池。該電池的主要特點(diǎn)是電池電壓高,額定電壓為3V(是一般堿性電池的2倍);終止放電電壓為2V;比能量大(見上面舉的例子);放電電壓穩(wěn)定可靠;有較好的儲(chǔ)存性能(儲(chǔ)存時(shí)間3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2%);工作溫度范圍-20℃~+60℃。
該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求,它有長(zhǎng)方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。
可充電鋰離子電池
可充電鋰離子電池是目前手機(jī)中應(yīng)用最廣泛的電池,但它較為“嬌氣”,在使用中不可過充、過放(會(huì)損壞電池或使之報(bào)廢)。因此,在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p壞。鋰離子電池充電要求很高,要保證終止電壓精度在1%之內(nèi),目前各大半導(dǎo)體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC,以保證安全、可靠、快速地充電。
現(xiàn)在手機(jī)已十分普遍,手機(jī)中一部分是鎳氫電池,但靈巧型的手機(jī)則是鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對(duì)延長(zhǎng)電池壽命是十分重要的。鋰離子電池是目前應(yīng)用最為廣泛的鋰電池,它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長(zhǎng)方形、圓柱形、長(zhǎng)方形及扣式,并且有由幾個(gè)電池串聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V)。充滿電時(shí)的終止充電電壓與電池陽極材料有關(guān):陽極材料為石墨的4.2V;陽極材料為焦炭的4.1V。不同陽極材料的內(nèi)阻也不同,焦炭陽極的內(nèi)阻略大,其放電曲線也略有差別,如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池?,F(xiàn)在使用的大部分是4.2V的,鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V~2.75V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓,各參數(shù)略有不同)。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放,過放對(duì)電池會(huì)有損害。
鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時(shí)會(huì)降低放電時(shí)間(內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量)。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在使用中應(yīng)小于最大放電電流。鋰離子電池對(duì)溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍。鋰離子電池對(duì)充電的要求是很高的,它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如:充4.2V的鋰離子電池,其允差為±0.042V),過壓充電會(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議,并要求有限流電路以免發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C~1C(C是電池的容量,如C=800mAh,1C充電率即充電電流為800mA)。在大電流充電時(shí)往往要檢測(cè)電池溫度,以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
鋰離子電池充電分為兩個(gè)階段:先恒流充電,到接近終止電壓時(shí)改為恒壓充電,其充電特性如圖2所示。這是一種800mAh容量的電池,其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電,開始時(shí)電池電壓以較大的斜率升壓,當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí),改成4.2V恒壓充電,電流漸降,電壓變化不大,到充電電流降為1/10C(約80mA)時(shí),認(rèn)為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動(dòng)定時(shí)器,過一定時(shí)間后結(jié)束充電)。鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流時(shí),會(huì)造成電池的損壞或降低使用壽命。
鋰離子電池-優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
鋰離子電池(Li-ion,LithiumIonBattery):鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),因而得到了普遍應(yīng)用——現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源,盡管其價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高,它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍,而且具有很低的自放電率。此外,鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。
另外請(qǐng)注意鋰電池外部一般標(biāo)有英文7.2Vlithiumionbattery(鋰電池)或7.2Vlithiumsecondarybattery(鋰二次電池)、7.2Vlithiumionrechargeablebattery(充電鋰電池),所以用戶在購買電池時(shí)一定要看清電池塊外表的標(biāo)志,防止因?yàn)闆]有看清電池類型而將鎘鎳、氫鎳電池誤認(rèn)為鋰電池。
無記憶效應(yīng)大大方便了手機(jī)用戶,用戶不必在每次充電時(shí)都先放電再充電,而可以隨心所欲的隨時(shí)對(duì)手機(jī)充電。
缺點(diǎn)
鋰電池的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,所以目前尚不能普遍應(yīng)用,主要應(yīng)用于掌上計(jì)算機(jī)、PDA、通信設(shè)備、照相機(jī)、衛(wèi)星、特種、特種、儀器等。隨著技術(shù)的發(fā)展、工藝的改進(jìn)及生產(chǎn)量的增加,鋰電池的價(jià)格將會(huì)不斷地下降,應(yīng)用上也會(huì)更普遍。
鋰離子電池-注意事項(xiàng)
鋰離子電池應(yīng)用注意事項(xiàng)除與上述不可充電的鋰電池相同外,在充電方面還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.鋰離子電池有4.1V及4.2V終止充電的不同品種,因此在充電時(shí)注意的是4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電,否則會(huì)有過充的危險(xiǎn)(4.1V與4.2V的充電器用的充電器IC是不同的!)。
2.對(duì)電池充電時(shí),其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度范圍。
3.不能反向充電。
4.不能用充鎳鎘電池的充電器(充三節(jié)鎳鎘電池的)來充鋰離子電池(雖然額定電壓一樣,都是3.6V),但充電方式不同,容易造成過充。
在放電方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.鋰離子電池放電電流不能超過產(chǎn)品特性表中給出最大放電電流。放電電流較大時(shí),會(huì)產(chǎn)生較高的溫度(損耗能量),減少放電時(shí)間,若電池中無保護(hù)元件會(huì)產(chǎn)生過熱而損壞電池。
2.不同溫度下放電曲線是不同的,如圖5所示。從圖中可以看出,在不同的溫度下,其放電電壓及放電時(shí)間也不同。在-20℃放電時(shí)情況最差。
在貯存方面:
1.電池若長(zhǎng)期貯存,要保持在50%放電態(tài)。
2.電池應(yīng)保存在低溫、干燥壞境中。
3.要遠(yuǎn)離熱源,也不要置于陽光直射的地方。
鋰離子電池-電池的使用
新電池的激活
鋰離子電池出廠前,廠家都進(jìn)行了激活處理,并進(jìn)行了預(yù)充電,因此鋰離子電池均有余電,不用激活,鋰離子電池按照調(diào)整期時(shí)間充電,這種調(diào)整期需進(jìn)行3~5次完全充放電。[3]
新電池的充電
在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài),此時(shí)容量低于正常值,使用時(shí)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(jī)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(shí)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(duì)于鋰電池的“激活”問題,眾多的說法是:充電時(shí)間一定要超過12小時(shí),反復(fù)做三次,以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時(shí)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(yán)肅的正式技術(shù)資料都強(qiáng)調(diào)過充和過放電會(huì)對(duì)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(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電,特別是不要進(jìn)行超過12個(gè)小時(shí)的超長(zhǎng)充電。
此外,鋰電池或充電器在電池充滿后都會(huì)自動(dòng)停充,并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時(shí)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(hù)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(zhǎng)期處在危險(xiǎn)的邊緣徘徊。這也是我們反對(duì)長(zhǎng)充電的另一個(gè)理由。
此外,不可忽視的另外一個(gè)方面就是鋰電池同樣也不適合過放電,過放電對(duì)鋰電池同樣也很不利。
正常使用中電池的充電
經(jīng)??梢砸姷竭@種說法,因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的,所以應(yīng)該將手機(jī)電池的電盡可能用光再充電。但是我找到一個(gè)關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實(shí)驗(yàn)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):>1000次
循環(huán)壽命(100%DOD):>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(shí)的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長(zhǎng)很多。當(dāng)然如果折合到實(shí)際充電的相對(duì)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,但前面網(wǎng)友的那個(gè)說法要做一些修正: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(jì)第2天不可能堅(jiān)持整個(gè)白天的時(shí)候,就應(yīng)該及時(shí)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。
電池剩余電量用完再充的原則并不是要你走向極端。和長(zhǎng)充電一樣流傳甚廣的一個(gè)說法,就是“盡量把電池的電量用完”。這種做法其實(shí)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?yàn)槭謾C(jī)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(dòng)關(guān)機(jī)的例子。結(jié)果這個(gè)例子中的手機(jī)在后來的充電及開機(jī)中均無反應(yīng),不得不送客服檢修。這其實(shí)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(jī)條件造成的。
個(gè)人建議手機(jī)電池的電量保持在滿格的狀態(tài),當(dāng)電量不滿的時(shí)候就開始充電,2-3小時(shí)以內(nèi)為宜。鋰離子電池按電解液分可以分成液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池,聚合物鋰離子電池的電解液是膠體,不會(huì)流動(dòng),所以不存在泄漏問題,更加安全。
鋰離子電池不要充得太滿也不要用到?jīng)]電。電池沒用完充電不會(huì)對(duì)電池造成傷害
鋰離子電池-保存方法
鋰原電池自放電很低,可保存3年之久,在冷藏的條件下保存,效果會(huì)更好。將鋰原電池存放在低溫的地方,不失是一個(gè)好方法。鋰離子電池在20℃下可儲(chǔ)存半年以上,這是由于它的自放電率很低,而且大部分容量可以恢復(fù)。
鋰電池存在的自放電現(xiàn)象,如果電池電壓在3.6V以下長(zhǎng)時(shí)間保存,會(huì)導(dǎo)致電池過放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),減少電池壽命。因此長(zhǎng)期保存的鋰電池應(yīng)當(dāng)每3~6個(gè)月補(bǔ)電一次,即充電到電壓為3.8~3.9V(鋰電池最佳儲(chǔ)存電壓為3.85V左右)為宜,不宜充滿。
鋰電池的應(yīng)用溫度范圍很廣,在北方的冬天室外,仍然可以使用,但容量會(huì)降低很多,如果回到室溫的條件下,容量又可以恢復(fù)。
注意事項(xiàng):
鋰原電池:與鋰離子電池不同,它不能充電,充電十分危險(xiǎn)。其他注意事項(xiàng),與鋰離子電池相當(dāng)。
鋰離子電池-保養(yǎng)須知
充電時(shí)不得高于最大充電電壓,放電時(shí)不得低于最小工作電壓。
無論任何時(shí)間鋰離子電池都必須保持最小工作電壓以上,低電壓的過放或自放電反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致鋰離子活性物質(zhì)分解破壞,并不一定可以還原。
鋰離子電池任何形式的過充都會(huì)導(dǎo)致電池性能受到嚴(yán)重破壞,甚至爆炸。鋰離子電池在充電過程必需避免對(duì)電池產(chǎn)生過充。
不要經(jīng)常深放電、深充電。不過,每經(jīng)歷約30個(gè)充電周期后,電量檢測(cè)芯片會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一次深放電、深充電,以準(zhǔn)確評(píng)估電池的狀態(tài)。
避免高溫,輕則縮短壽命,嚴(yán)重者可引發(fā)爆炸。如有條件可儲(chǔ)存于冰箱。筆記本電腦如果正在使用交流電,請(qǐng)拔除鋰離子電池條,以免受到電腦產(chǎn)熱的影響。
避免凍結(jié),但多數(shù)鋰離子電池電解質(zhì)溶液的冰點(diǎn)在-40℃,不容易凍結(jié)。
如果長(zhǎng)期不用,請(qǐng)以40%~60%的充電量?jī)?chǔ)存。電量過低時(shí),可能因自放電導(dǎo)致過放。
由于鋰離子電池不使用時(shí)也會(huì)自然衰老,因此,購買時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要量選購,不宜過多購入。
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