鋰離子電池的充電過(guò)程分為哪兩個(gè)步驟?如何的使用才能使電池最大限度的發(fā)揮作用和保持良好的循環(huán)性能?
對(duì)鋰離子電池進(jìn)行使用時(shí),我們要說(shuō)明的是:所謂鋰離子電池就是使用能夠吸藏.脫離鋰離子的碳材料作為負(fù)極活性物質(zhì)的電池,鋰離子符號(hào)為L(zhǎng)i-ion 。
大家知道作為電池一般都是由正極,負(fù)極,隔膜,電解液等基本的元素組成,那么鋰離子電池所用的這些材料一般是以下一些物質(zhì):
正極:鈷酸鋰( LiCoO2 )、鎳酸鋰( LiNiO2 )錳酸鋰( LiMn 2 O 4 )等;
負(fù)極:人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等等;
隔膜:聚乙烯( PE )、聚丙稀( PP )等組成的單層或者多層的微多孔薄膜;
電解液:碳酸丙稀酯( PC )、碳酸乙烯酯( EC )、二甲基碳酸酯( DMC )、二乙基碳酸酯( DEC )、甲基乙基碳酸酯( MEC )等組成的一元、二元或者三元的混合物;
市場(chǎng)上所售的鋰離子電池大多是以鈷酸鋰為正極,石墨系列為負(fù)極的電池。
鋰離子電池的工作機(jī)理是:電池充電時(shí),正極材料中的鋰形成離子溶出,嵌入到負(fù)極改性石墨層中;電池放電時(shí),鋰離子從石墨層中脫嵌,穿過(guò)隔離膜回填到正極鈷氧化鋰的層狀結(jié)構(gòu)中。隨充放電的進(jìn)行鋰離子不斷的從正極和負(fù)極中嵌入和脫出,所以也有人稱其為“搖椅電池”鋰離子電池單體的額定電壓為 3.6V,充電限制電壓為 4.2V,放電限制電壓為 2.5V 。
鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)步驟:
先是恒流充電,其電流恒定,電壓不斷升高,當(dāng)電壓充到 4.2V 的時(shí)候自動(dòng)轉(zhuǎn)換為恒壓充電,在恒壓充電時(shí)電壓恒定,電流是越來(lái)越小的直到充電電流小于預(yù)先設(shè)定值為止,所以有人用直充對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行充電的時(shí)候明明電量顯示已經(jīng)滿格了,可是還是顯示正在充電,其實(shí)這個(gè)時(shí)候的電壓已經(jīng)達(dá)到了 4.2V 所以電量顯示為滿格,那時(shí)就是在進(jìn)行恒壓充電過(guò)程。
那么有人也許會(huì)問(wèn),為什么要進(jìn)行恒壓充電呢?
直接用恒流充到 4.2V 不就行了嗎,其實(shí)很容易解釋,因?yàn)槊恳粋€(gè)電池都有一定的內(nèi)阻,當(dāng)用恒流進(jìn)行充電到 4.2V 的時(shí)候,這個(gè) 4.2V 其實(shí)并不是電池實(shí)際的電壓,而是電池的電壓加上電池內(nèi)阻上消耗的電壓之和,如果電流很大那么在內(nèi)阻上消耗的電壓也就很大,所以那是實(shí)際電池的電壓可能比 4.2V 小很多,因此要用恒壓充電過(guò)程,把充電的電流慢慢降下來(lái),這樣電池的實(shí)際電壓就很接近 4.2V 。
大家在使用鋰離子電池的過(guò)程中其實(shí)沒有必要了解這么多,大家只要知道如何的充電,如何的放電,如何的使用才能使電池最大限度的發(fā)揮作用和保持良好的循環(huán)性能。下面呢我就這一方面談?wù)勎业囊恍┛捶ǎ?/p>
1.鋰離子電池最好是使用原裝的充電器,否則會(huì)一定程度的損壞電池和影響其使用壽命;
2.對(duì)于直充和座充的問(wèn)題,我認(rèn)為,如果時(shí)間允許的情況下最好用座充,這樣既可以延長(zhǎng)電池的使用壽命同時(shí)也可以增加單次的充電容量;
3.如果電池長(zhǎng)時(shí)間的不使用,那么最好是充入 40 %左右的電量在 10 ~ 30 ℃的溫度下保存,并每半年左右補(bǔ)一次電;
4.對(duì)于剛買的新電池,有人說(shuō)前三次充電必須要充十幾個(gè)小時(shí)以便充分的激活電池,我認(rèn)為沒有這個(gè)必要,當(dāng)然對(duì)于新電池來(lái)說(shuō)前幾次的容量可能比以后會(huì)有所減少,那是電池長(zhǎng)期存儲(chǔ),活性物質(zhì)表面鈍化 造成的 ,我認(rèn)為前幾次充電用座充充到綠燈亮以后一兩個(gè)小時(shí)足夠了,當(dāng)然充電時(shí)間會(huì)隨你的充電器的充電電流和你電池的容量的不同會(huì)有變化,總之并不是充電時(shí)間越長(zhǎng)越好,這樣非但不能激活電池,相反會(huì)影響壽命,嚴(yán)重的話(如果你的充電器電壓精度控制不夠)還會(huì)爆炸。
5.在電池的長(zhǎng)期使用過(guò)程中大家有一個(gè)認(rèn)識(shí)上的誤區(qū),往往認(rèn)為電池的使用次數(shù)是一定的,比如是 500 次,所以呢每一次都要充分的利用,所以就要求每一次充電一定要盡量的充滿,每一次放電呢要盡量的放干凈,似乎這樣使用才是最有效的利用,其實(shí)不然,電池的使用壽命跟你的使用情況是存在一定的關(guān)系,假如你電池的循環(huán)壽命是 500 次的話,如果你使用得當(dāng),那么也許它可以使用 700 ~ 800 次,所以說(shuō)正確的使用方法是充電不要充太滿, 90 %左右就夠了,在使用過(guò)程中看到電量低了,馬上就可以充電,而不要等到它自動(dòng)關(guān)機(jī)甚至自動(dòng)關(guān)機(jī)以后還不進(jìn)行充電,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室曾經(jīng)做過(guò)這樣的試驗(yàn):80 % DOD 的電池的使用壽命比100 % DOD 的電池的使用壽命長(zhǎng) 30 %左右;
6.還有一點(diǎn)也很重要,鋰離子電池對(duì)充電器要求很嚴(yán)格,對(duì)于充電電壓的限制很嚴(yán)格,你必須看清楚它的要求是 4.1V 還是 4.2V ,因?yàn)槿绻?fù)極使用的時(shí)石墨系列,那么限制電壓時(shí) 4.2V ,如果負(fù)極用的是焦炭系列的話那么限制電壓是 4.1V, 這個(gè)一般電池上都會(huì)說(shuō)明的,總之充電器和電池一定要匹配,你不能用 4.2V 的充電器去充 4.1V 的電池;
7.還有一點(diǎn)必須強(qiáng)調(diào):絕對(duì)不能用充鎳.氫電池或者鎳.鉻電池的充電器來(lái)充鋰離子電池,這樣不僅會(huì)損壞電池而且有可能會(huì)爆炸;
8.鋰離子電池沒有記憶功能,所以每次充電不像鎳.氫電池和鎳.鉻電池一樣需要放電,它可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行充放電。
鋰離子電池的使用,注意三點(diǎn):
1、如何為新電池充電 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(guò)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) 。因此用戶新鋰電池在激活過(guò)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(lái)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(wèn)題,眾多的說(shuō)法是:充電時(shí)間一定要超過(guò)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(shuō)法,明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續(xù)下來(lái)的說(shuō)法。所以這種說(shuō)法,可以說(shuō)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(guò)的所有嚴(yán)肅的正式技術(shù)資料都強(qiáng)調(diào)過(guò)充和過(guò)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(guò)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(shuō),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(shuí)都無(wú)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(wàn)無(wú)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。 此外在對(duì)某些機(jī)器上,充電超過(guò)一定的時(shí)間后,如果不去取下充電器,這時(shí)系統(tǒng)不僅不停止充電,還將開始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠商自有其目的,但顯然對(duì)電池的壽命而言是不利的。同時(shí),長(zhǎng)充電需要很長(zhǎng)的時(shí)間,往往需要在夜間進(jìn)行,而以我國(guó)電網(wǎng)的情況看,許多地方夜間的電壓都比較高,而且波動(dòng)較大。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),鋰電池是很嬌貴的,它比鎳電在充放電方面耐波動(dòng)的能力差得多,于是這又帶來(lái)附加的危險(xiǎn)。
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(guò)放電,過(guò)放電對(duì)鋰電池同樣也很不利。這就引出下面的問(wèn)題。
2、正常使用中應(yīng)該何時(shí)開始充電 因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的,所以應(yīng)該將鋰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。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(shuō)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。
而你需要充電以應(yīng)付預(yù)計(jì)即將到來(lái)的會(huì)導(dǎo)致通訊繁忙的重要事件的時(shí)候,即使在電池尚有很多余電時(shí),那么你也只管提前充電,因?yàn)槟悴]有真正損失“1”次充電循環(huán)壽命,也就是“0.x”次而已,而且往往這個(gè)x會(huì)很小。
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(shuō)法,就是“盡量把機(jī)器的電池的電量用完,最好用到自動(dòng)關(guān)機(jī)”。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)闄C(jī)器電池電量過(guò)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)例子中的機(jī)器在后來(lái)的充電及開機(jī)中均無(wú)反應(yīng),不得不送客服檢修。這其實(shí)就是由于電池因過(guò)度放電而導(dǎo)致電壓過(guò)低,以至于不具備正常的充電和開機(jī)條件造成的。
3、對(duì)鋰電池的正確做法 歸結(jié)起來(lái),對(duì)鋰電池在使用中的充放電問(wèn)題最重要的提示是:1、按照標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間和程序充電,即使是前三次也要如此進(jìn)行;2、當(dāng)出現(xiàn)機(jī)器電量過(guò)低提示時(shí),應(yīng)該盡量及時(shí)開始充電。3、鋰電池的激活并不需要特別的方法,在機(jī)器正常使用中鋰電池會(huì)自然激活 。如果你執(zhí)意要用流傳的“前三次12小時(shí)長(zhǎng)充電 激活 ”方法,實(shí)際上也不會(huì)有效果。 因此,所有追求12小時(shí)超長(zhǎng)充電和把鋰電池用到自動(dòng)關(guān)機(jī)的做法,都是錯(cuò)誤的。如果你以前是按照錯(cuò)誤的說(shuō)法做的,請(qǐng)你及時(shí)改正,也許為時(shí)還不晚。
4、使用鋰電池注意防火 有許多人或許是從手機(jī)才開始熟悉鋰電池的。其實(shí),它在許多家電中都有使用。毋庸置疑,鋰電池高效、體輕等等優(yōu)點(diǎn)正使其迅速地推廣應(yīng)用開來(lái)。可是,你是否知道,使用不慎,它也會(huì)使你惹“火”上身? 鋰電池具有體輕、高效、耐低溫(-40℃)等優(yōu)點(diǎn),0.3mm厚、郵票大小的鋰電池可連續(xù)使用5年以上,近年來(lái)正逐步淘汰現(xiàn)用的堿性干電池和錳電池,廣泛應(yīng)用于許多高檔家電和手機(jī)中。 鋰電池不同于現(xiàn)用的錳電池和堿性干電池的氯化鋅和氫氧化鉀水溶電解液,它使用的是有機(jī)溶媒。鋰電池正極采用二氧化錳、氟化鉛、氯化亞硫等材料。負(fù)極采用的鋰金屬箔同一般電池負(fù)極使用的氯化鋅相比,離子化傾向強(qiáng)、正負(fù)極電壓差大,這樣提高了鋰電池的工作效能。
但是,鋰電池在使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象,輕者影響主機(jī)使用,重者還會(huì)燒毀主機(jī)引起火災(zāi)。據(jù)報(bào)道,日本近年來(lái)已發(fā)生多起因鋰電池發(fā)熱燃燒引起的家庭火災(zāi)事故。
那么鋰電池為什么會(huì)發(fā)熱、燃燒呢?原來(lái)鋰電池中的許多材料與水接觸后,可發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)并釋放出大量熱能導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象。鋰電池正極的二氧化錳,只沾一小滴水便可出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。鋰電池中的氯化亞硫與水接觸后,在生成鹽酸和二氧化硫的同時(shí)釋放熱能,幾種因素使鋰電池成為生活中的“火種”,因此人們?cè)谑褂娩囯姵貢r(shí)一定要注意防水、防潮濕。各種主機(jī)停用后,應(yīng)取下鋰電池置于干燥、低溫處妥善保管,以預(yù)防和避免因鋰電池使用不當(dāng)而引起家庭火災(zāi)事故的發(fā)生。
















