第145章 锂电学习 三

　　第145章锂电学习（三）

　　有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

　　一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。

　　而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。

　　同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100c，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。

　　提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。

　　当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。

　　提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制（这对于大容量电池尤为重要）。

　　对于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成，如笔记本电脑的电压为10v以上，容量较大，一般采用3～4个单电池串联就可以满足电压要求，然后再将2～3个串联的电池组并联，以保证较大的容量。大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能，还应考虑两种电路基板模块:保护电路基板（protectionboardpcb）模块smartbatterygaugeboard模块。

　　整套的电池保护设计包括：第1级保护ic（防止电池过充、过放、短路），第2级保护ic（防止第2次过压）、保险丝、led指示、温度调节等部件。在多级保护机制下，即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也只能转为自动保护状态，如果情况不严重,往往在重新插拔后还能正常工作，不会发生爆炸。

　　目前，笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的，需要考虑更安全的结构。总之，随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深，未来的锂离子电池会变得更安全。

　　充电知识新电池切勿过充目前市面上所使用的二次电池主要有镍氢（ni-mh）与锂离子（li-ion）两种类型。

　　锂离子电池中已经量产的有液体锂离子电池（lib）和聚合物锂离子电池（lip）两种。所以在许多情况下，电池上标注了li-ion的，一定是锂离子电池。但不一定就是液体锂离子电池，也有可能是聚合物锂离子电池。

　　在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3-5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。

　　由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此，从我自己的实践来看，从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。

　　对于新买的锂离子电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。

　　这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。

　　锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。

　　因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。那么电池需要激活吗？答案是肯定的，需要激活！但是，这个过程是由生产厂家完成的，与用户无关，用户也没有能力完成。

　　锂电池真正的激活过程是这样的：锂离子电池壳灌输电解液--封口--化成，就是恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液充分活化，直至容量达到要求为止，这个就是激活过程--分容，也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。

　　另外，其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，除非您拥有了电芯生产设备，否则如何完成？可是为什么有些产品的说明书上写着，建议用户前三次使用，要对手机进行完全的充放电呢？难道这不是激活吗？其实事实是这样的，在电池出厂，然后销售，再到用户的手中，会经历一段时间，一个月或者几个月，这样一来，电池的电极材料就会“钝化”，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。

　　因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。长充、深充的危险长充可能导致过充。锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。

　　而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。在对某些机器上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。

　　也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池的寿命而言是不利的。同时，长充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。

　　事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电。过充、过放的危害锂离子电池的额定电压，因为近年材料的变化，一般为3.7v，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2v。

　　充满电时的终止充电电压一般是4.2v，磷铁3.65v。锂离子电池的终止放电电压为2.75v～3.0v(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同，一般为3.0v，磷铁为2.5v)。低于2.5v（磷铁2.0v）继续放电称为过放，低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。

　　而锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。编辑本段电池寿命参考电池寿命锂离子电池只能充放电500次？相信绝大部分消费者都听说过，锂电池的寿命是“500次”，500次充放电，超过这个次数，电池就“寿终正寝”了，许多朋友为了能够延长电池的寿命，每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电，这样对电池的寿命真的有延长作用吗？答案是否定的。

　　锂电池的寿命是“500次”，指的不是充电的次数，而是一个充放电的周期。一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。

　　比如说，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电池容量就会减少一点。不过，这个电量减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始容量的80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然，锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。

　　而所谓500次，是指厂商在恒定的放电深度（如80%）实现了625次左右的可充次数，达到了500个充电周期。（80%*625=500）（忽略锂电池容量减少等因素）而由于实际生活的各种影响，特别是充电时的放电深度不是恒定的，所以"500个充电周期"只能作为参考电池寿命。

　　寿命及影响因素锂电池一般能够充放300－500次。最好对锂电池进行部分放电，而不是完全放电，并且要尽量避免经常的完全放电。

　　一旦电池下了生产线，时钟就开始走动。不管你是否使用，锂电池的使用寿命都只在最初的几年。电池容量的下降是由于氧化引起的内部电阻增加（这是导致电池容量下降的主要原因）。最后，电解槽电阻会达到某个点，尽管这时电池充满电，但电池不能释放已储存的电量。第144章锂电老化（五）

　　锂电池的老化速度是由温度和充电状态而决定的。

　　下表说明了两种参数下电池容量的降低。温度充电40%充电100%0°c一年后容量98%一年后容量94%25°c一年后容量96%一年后容量80%40°c一年后容量85%一年后容量65%60°c一年后容量75%三个月后容量60%由图可见，高充电状态和增加的温度加快了电池容量的下降。

　　如果可能的话，尽量将电池充到40%放置于阴凉地方。这样可以在长时间的保存期内使电池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下，这样会对电池造成极大的损害。

　　（因此当我们使用固定电源的时候，此时电池处于满充状态，温度一般是在25－30°c之间，这样就会损害电池，引起其容量下降）。影响因素1：放电深度与可充电次数由实验得出的左图数据可以知道，可充电次数和放电深度有关，电池放电深度越深，可充电次数就越少。

　　可充电次数*放电深度=总充电周期完成次数，总充电周期完成次数越高，代表电池的寿命越高，即可充电次数*放电深度=实际电池寿命（忽略其他因素）影响因素2：过充、过放、以及大的充电和放电电流避免对电池产生过充，锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。避免低于2v或2.5v的深度放电，因为这会迅速永久性损坏锂离子电池。

　　可能发生内部金属镀敷，这会引起短路，使电池不可用或不安全。大多数锂离子电池在电池组内部都有电子电路，如果充电或放电时电池电压低于2.5v、超过4.3v或如果电池电流超过预定门限值，该电子电路就会断开电池连接。避免大的充电和放电电流，因为大电流给电池施加了过大的压力。

　　影响因素3：过热或过冷环境温度对锂电池寿命也有较大的影响。冰点以下环境有可能使锂电池在电子产品打开的瞬间烧毁，而过热的环境则会缩减电池的容量。因此，如果笔记本长期使用外接电源也不将电池取下来，电池就长期处于笔记本排出的高热当中，很快就会报废。

　　影响因素4：长时间满电、无电状态过高和过低的电量状态对锂电池的寿命有不利影响。大多数售卖电器或电池上标识的可反复充电次数，都是以放电80%为基准测试得出的。

　　实验表明，对于一些笔记本电脑的锂电池，经常让电池电压超过标准电压0.1伏特，即从4.1伏上升到4.2伏，那么电池的寿命会减半，再提高0.1伏，则寿命减为原来的1/3；给电池充电充得越满，电池的损耗也会越大。长期低电量或者无电量的状态则会使电池内部对电子移动的阻力越来越大，于是导致电池容量变小。

　　锂电池最好是处于电量的中间状态，那样的话电池寿命最长。由上可以总结出以下几点可延长锂电池容量和寿命的注意事项。

　　1.如果长期用外接电源为笔记本电脑供电，或者电池电量已经超过80%，马上取下电池。

　　平时充电不需将电池充满，充至80%左右即可。调整操作系统的电源选项，将电量警报调至20%以上，平时电池电量最低不要低于20%。

　　2.手机等小型电子设备，充好电就应立刻断开电源线（包括充电功能的usb接口），一直连接会损害电池。要经常充电，但不必非得把电池充满。

　　3.无论是对笔记本还是手机等，都一定不要让电池耗尽（自动关机）。

　　4.如果要外出旅行，可把电池充满，但在条件允许的情况下随时为电器充电。

　　5.使用更为智能省电的操作系统。编辑本段注意事项第一，锂离子电池在人们的生活中随处可见，各种便携式电子产品、车载gps等，锂离子电池成为维持这些工具运转的重要部件。保持锂离子电池适度充电、放电可延长电池寿命。锂离子电池电量维持在10%~90%有利于保护电池。

　　这意味着，给手机、笔记本电脑等数码产品的电池充电时，无需达到最大值。配有锂离子电池的数码产品暴露在日照下或者存放在炎热的汽车内，最好将这些产品处于关闭状态，原因是如果运行温度超过60摄氏度，锂离子电池会加速老化。锂电池充电温度范围：0~45摄氏度，锂电池放电温度范围0~60摄氏度。

　　第二，如果手机电池每天都需充电，原因可能是这块电池存在缺陷，或者是它该“退休”了。对笔记本所有者而言，如果长时间插上插头，最好取下电池(电脑在使用过程中产生的高热量对笔记本电池不利)。

　　第三，通常情况下，50%电量最利于锂离子电池保存。充电的正确做法归结起来，对锂电池在使用中的充放电问题最[]

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