減少充電次數(shù)，可以延長(zhǎng)電池的使用壽命嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-18 09:54
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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)明書上也經(jīng)常見到這樣的表述。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，完全充滿電的鋰離子電池存放一年后，其容量損失高達(dá)35%。
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)?Battery InformaTIon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。
關(guān)于鋰離子電池的一些爭(zhēng)議
