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。意思是說(shuō)，電池好像記憶用戶(hù)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。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)。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱(chēng)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。

　　

為什么會(huì)有記憶效應(yīng)

　

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。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(zhuān)門(mén)的設(shè)備或線(xiàn)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 LiCoO2，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(chēng)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(xiàn)(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)?Battery InformaTIon里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線(xiàn)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(xiàn)，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。

　　

關(guān)于鋰離子電池的一些爭(zhēng)議

　　

1.新電池需要重復(fù)幾次完全充電放電來(lái)激活嗎?

　　

因?yàn)殇囯x子電池不存在記憶效應(yīng)，所以鋰離子電池的使用不需要激活。確實(shí)有一些充電電池需要類(lèi)似的“激活”工作。這就是較早的鎳鎘充電電池和鎳氫充電電池。這些電池會(huì)產(chǎn)生一種被稱(chēng)為“記憶效應(yīng)”的現(xiàn)象，在不完全放電的狀態(tài)下充電，容易使電池過(guò)度充電，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致電極板上增生晶體，阻塞電解液與電極板的接觸，造成電池的電壓下降，讓使用者產(chǎn)生電池很快就用完了的感覺(jué)。因此對(duì)于這兩種電池來(lái)說(shuō)，定期(而不是每次)對(duì)電池完全放電后再充電可以減輕上述原因引起的電壓下降現(xiàn)象。不過(guò)，現(xiàn)在我們手機(jī)和筆記本電腦上所使用的電池，大都是鋰離子電池(Li-ionBattery)。鋰離子電池雖然身材小卻可以?xún)?chǔ)存大能量，因此使用的越來(lái)越廣泛。鋰離子電池在開(kāi)始使用時(shí)不需要通過(guò)深度充放電來(lái)進(jìn)行激活，因?yàn)殡姵氐某跏蓟皽y(cè)試過(guò)程已經(jīng)在制造電池的時(shí)候完成了。鋰離子電池也沒(méi)有所謂的“記憶效應(yīng)”的，可以隨時(shí)充電。建議定期對(duì)鋰離子電池進(jìn)行一次完全充放電的說(shuō)法，僅僅是為了校準(zhǔn)筆記本電腦和一些高端智能手機(jī)上的電量檢測(cè)裝置，并不是因?yàn)閷?duì)電池本身有什么好處。對(duì)于普通的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)這些分段顯示電池大概電量的設(shè)備，是完全不需要定期完全充放電的。

　　

2.過(guò)度充電是否會(huì)引起電池爆炸?

　　

鋰離子電池的能量密度大，電壓較高(單獨(dú)鋰離子電池單元產(chǎn)生的電壓可達(dá)到4.2V，而普通的鎳基充電電池為1.2V)，和低電壓類(lèi)電池相比，鋰離子電池充電時(shí)電極的氧化還原反應(yīng)十分劇烈，因此鋰離子電池的使用條件必須受到嚴(yán)格限制，過(guò)度充電、過(guò)度放電、短路、高溫等都會(huì)引起電池?fù)p壞，甚至發(fā)生起火和爆炸。但是，實(shí)際使用中的鋰離子電池是把若干個(gè)電芯連同一套安全保護(hù)電路以及多種安全裝置一起封裝成一塊電池板。這些安全設(shè)計(jì)可以保證在過(guò)度充電、過(guò)度放電和短路時(shí)自動(dòng)切斷電池的電路;電池內(nèi)部壓力過(guò)高還會(huì)觸發(fā)排氣裝置減壓;電池溫度過(guò)高則會(huì)觸發(fā)熱熔保護(hù)裝置，阻滯鋰離子的運(yùn)動(dòng)從而停止電池的電化學(xué)反應(yīng)。因此，只要不用質(zhì)量不靠譜的山寨電池，手機(jī)充滿(mǎn)電沒(méi)有及時(shí)拔掉電源不會(huì)引起電池爆炸。

　　

3.減少充電次數(shù)，可以延長(zhǎng)電池壽命嗎?

　　

一般鋰離子電池的壽命可以達(dá)到幾百次充放電循環(huán)，電池和設(shè)備的說(shuō)明書(shū)上也經(jīng)常見(jiàn)到這樣的表述。這里的1個(gè)充放電循環(huán)是指將電池電量用光然后再充滿(mǎn)的過(guò)程，而不是插上充電器再拔掉就算1次。連續(xù)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行深度充放電，對(duì)鋰離子電池的壽命是有影響的，上述幾百次的數(shù)據(jù)也是在這樣的條件下測(cè)得的，但在日常淺度充放電條件下，鋰離子電池的壽命其實(shí)相當(dāng)長(zhǎng)。此外，鋰離子電池放著不用，其容量也會(huì)自然損失，主要的影響因素是電壓和溫度。研究表明，鋰離子在完全充電的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間存放，其容量會(huì)發(fā)生明顯損失。同樣的，溫度越高，鋰離子電池的容量損失就越快，而這種損失是不可逆的，也就是說(shuō)，電池的容量會(huì)永久變小。在0度環(huán)境下，電量剩余40%的鋰離子電池存放一年后，其容量會(huì)損失2%;而在40度環(huán)境下，完全充滿(mǎn)電的鋰離子電池存放一年后，其容量損失高達(dá)35%。