1、新鋰電池是否要充電12小時(shí)?我們愛(ài)機(jī)的鋰電池究竟要如何保養(yǎng)才算正確？這個(gè)問(wèn)題一直困擾著很多的忠實(shí)用戶(hù)，包括我。在查閱了一些資料之后，不久前有時(shí)機(jī)咨詢(xún)了一位電化學(xué)專(zhuān)業(yè)的在讀博士和國(guó)內(nèi)某知名電池研究所的副所長(zhǎng)?，F(xiàn)將最近獲得的一些相關(guān)知識(shí)和心得寫(xiě)岀來(lái)，以饗諸位讀者。鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成， 負(fù)極那么是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見(jiàn)的正極材料 主要成分為L(zhǎng)iCoO2，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)，鋰離子那么從片層結(jié)構(gòu)的碳中析岀， 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?；瘜W(xué)反響原理雖然很簡(jiǎn)單， 然而在實(shí)際的工

2、業(yè)生產(chǎn)中， 需要考慮的實(shí)際問(wèn)題要多得多： 正極的材料 需要添加劑來(lái)保持屢次充放的活性，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。雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化，在鋰電池中幾乎不會(huì)產(chǎn)生這種反應(yīng)。但是，鋰離子電池在屢次充放后容量仍然會(huì)下降，其原因是復(fù)雜而多樣的。 主要是正負(fù)極材料本身的變化，從分子層面來(lái)看，正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸塌陷、堵塞； 從化學(xué)角度來(lái)看，是正負(fù)極材料活性鈍 化，岀現(xiàn)副反響生成穩(wěn)定的其他化合物。物理上還會(huì)岀現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電

3、池中可以自由在充放電過(guò)程中移動(dòng)的鋰離子數(shù)目。過(guò)度充電和過(guò)度放電，將對(duì)鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞，從分子層面看，可以直觀的理解，過(guò)度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過(guò)度釋岀鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)岀現(xiàn)塌陷，過(guò)度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放岀來(lái)。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。所以在不少的鋰離子不適合的溫度，將引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部其他化學(xué)反響生成我們不希望看到的化合物,電池正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑。在電池升溫到一定的情況下，復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內(nèi)阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常。而深充放能提升鋰

4、離子電池的實(shí)際容量嗎？專(zhuān)家明確地告訴我,這是沒(méi)有意義的他們甚至說(shuō)，所謂使用前三次全充放的“激活，在他們兩位博士的知識(shí)里，也想不通這有什么必要。然而為什么很多人深充放以后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存放器，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。我個(gè)人認(rèn)為，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)該就是修正這些存放器里不當(dāng)?shù)闹担?使得電池的充電控制和標(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

5、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， 電流那么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(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。而鋰離子電池在屢次使用后，放電曲線是會(huì)改變的，如果芯片一直沒(méi)有時(shí)機(jī) 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。最后我對(duì)電池的保養(yǎng)的看法是：1. 不必刻意保證每一次都放完電了再充；2

6、. 一段時(shí)間可做一次保護(hù)電路控制下的深充放以修正電池的電量統(tǒng)計(jì)，但這不會(huì)提高你電池的實(shí)際容 量。3. 長(zhǎng)期不用的電池，應(yīng)放在陰涼的地方以減弱其內(nèi)部自身鈍化反響的速度。4. 保護(hù)電路也無(wú)力監(jiān)控電池的自放電， 長(zhǎng)期不用的電池， 應(yīng)充入一定的電量以防電池在存貯中自放電過(guò) 量導(dǎo)致過(guò)度放電的損壞。其實(shí)電池沒(méi)有太多要顧及的使用注意， 換句話說(shuō)是顧及也沒(méi)有太大用。 一個(gè)電池能使用多少次， 也許差異 更多的來(lái)自電池本身制造中的個(gè)體差異，而不是使用方法。選擇具有良好口碑的 品牌，無(wú)疑是日后電池使 用長(zhǎng)壽命的保障之一。1.認(rèn)識(shí)記憶效應(yīng)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 .記憶效應(yīng)是指電池

7、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 . 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 . 因?yàn)?現(xiàn)代鎳鎘電池工藝的改進(jìn) ， 上述的記憶效應(yīng)已經(jīng)大幅度的降低 ， 而另外一種現(xiàn)象替換了這個(gè)定義 ， 就是鎳基電池 的晶格化， 通常情況 ， 鎳鎘電池受這兩種效應(yīng)的綜合影響 ， 而鎳氫電池那么只受 晶格化 記憶效應(yīng)的影響 ， 而且 影響較鎳鎘電池的為小 . 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 消除記憶效應(yīng)的方法有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)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

8、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) ， 老外稱(chēng)之為 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 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 . 對(duì)于長(zhǎng)期沒(méi)有進(jìn)行 exercise 的鎳鎘電池 ， 會(huì)因?yàn)橛洃浶?yīng)的 累計(jì) ， 無(wú)法用 exercise 進(jìn)行容量回復(fù) ， 這時(shí)那么需要更深的放電 老外稱(chēng) recondition， 這是一種用很小的電流 長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電池放電到 0.4v 每節(jié)的一

9、個(gè)過(guò)程 ， 需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備進(jìn)行 . 對(duì)于鎳氫電池 ，exercise 進(jìn)行的頻率大概每 三個(gè)月一次即可有效的緩解記憶效應(yīng) . 因?yàn)殒嚉潆姵氐难h(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎳鎘電池 ， 幾乎用不到 recondition 這個(gè)方法 .建議 1: 每次充電以前對(duì)電池放電是沒(méi)有必要 ， 而且是有害的 ， 因?yàn)殡姵氐氖褂脡勖鼰o(wú)謂的減短了。建議 2:用一個(gè)電阻接電池的正負(fù)極進(jìn)行放電是不可取的 ， 電流沒(méi)法控制 ， 容易過(guò)放到 0v， 甚至導(dǎo)致串聯(lián)電池組的電池 極性反轉(zhuǎn)。2 .電池需要激活嗎？答復(fù)是電池需要激活 ， 但這不是用戶(hù)的要做的事 . 我參觀過(guò)鋰離子電池的生產(chǎn)廠 ， 鋰離子電池在出廠以 前要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程 : 鋰

10、離子電池殼灌輸電解液 - 封口 化成 ， 就是恒壓充電 ， 然后放電 ， 如此進(jìn)行幾個(gè)循環(huán) ，使電極充分浸潤(rùn)電解液 ， 充分活化 ，以容量到達(dá)要求為止 ，這個(gè)就是激活過(guò)程 - 分容，就是測(cè)試電池的容量選取 不同性能 容量的電池進(jìn)行歸類(lèi) ,劃分電池的等級(jí) ,進(jìn)行容量匹配等 . 這樣出來(lái)的鋰離子電池到用戶(hù)手上已經(jīng)是 激活過(guò)的了 . 我們大家常用的鎳鎘電池和鎳氫電池也是如此化成激活以后才出廠的 . 其中有些電池的激活過(guò)程 需要電池處于開(kāi)口狀態(tài) , 激活以后再封口 ,這個(gè)工序也只可能有電芯生產(chǎn)廠家來(lái)完成了 .這里存在一個(gè)問(wèn)題 , 就 是電池廠出廠的電池到用戶(hù)手上 ,這個(gè)時(shí)間有時(shí)會(huì)很長(zhǎng) ,短那么 1個(gè)月

11、,長(zhǎng)那么半年 ,這個(gè)時(shí)候 ,因?yàn)殡姵仉姌O材料會(huì) 鈍化,所以廠家建議初次使用的電池最好進(jìn)行 35 次完全充放過(guò)程 ,以便消除電極材料的鈍化 ,到達(dá)最大容量 . 在 2001 年公布的三個(gè)關(guān)于鎳氫 . 鎳鎘和鋰離子電池的國(guó)標(biāo)中 , 其初始容量的檢測(cè)均有明確規(guī)定 , 對(duì)電池可以進(jìn) 行 5 次深充深放 , 當(dāng)有一次符合規(guī)定時(shí) , 試驗(yàn)即可停止 . 這很好的解釋了我說(shuō)的這個(gè)現(xiàn)象 .那么稱(chēng)之為 第二次激活 也是可以的 , 用戶(hù)初次使用的 新電池盡量進(jìn)行幾次深充放循環(huán) .然而據(jù)我的測(cè)試 針對(duì)鋰離子電池 , 存儲(chǔ)期在 13 個(gè)月之內(nèi)的鋰離子電池 , 對(duì)它進(jìn)行深充深放的循環(huán) 處理, 其容量提高現(xiàn)象幾乎不存在 .

12、 我在專(zhuān)題討論區(qū)有關(guān)于電池激活的測(cè)試報(bào)告。3 前三次要充12小時(shí)嗎？這個(gè)問(wèn)題是緊扣上面的電池激活問(wèn)題的 ,姑且設(shè)出廠的電池到用戶(hù)手上有電極鈍化現(xiàn)象 , 為了激活電池 進(jìn)行深充深放電循環(huán) 3 次. 其實(shí)這個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為深充是不是就是要充12個(gè)小時(shí)的問(wèn)題 . 那么我的另一片文章 論 電池的充電時(shí)間 已經(jīng)答復(fù)了這個(gè)問(wèn)題。答案是不需要充12小時(shí) .早期的 鎳氫電池因?yàn)樾枰a(bǔ)充和涓流充電過(guò)程 , 要到達(dá)最完美的充飽狀 態(tài),可能需要 5個(gè)小時(shí)左右 ,但是也是不需要 12個(gè)小時(shí)的 . 而鋰離子電池的恒流恒壓充電特性更是決定了它的深 充電時(shí)間無(wú)需 12個(gè)小時(shí).對(duì)于鋰離子電池有人會(huì)問(wèn) ,既然恒壓階段鋰離子電池的電

13、流逐漸減小 ,是不是當(dāng)電流 小到無(wú)窮小的時(shí)候才是真正的深充 . 我曾經(jīng)畫(huà)出恒壓階段電流減小對(duì)時(shí)間的曲線,對(duì)它進(jìn)行屢次曲線擬合 ,發(fā)現(xiàn)這個(gè)曲線可以用 1/x 的函數(shù)方式接近與零電流 , 實(shí)際測(cè)試時(shí)因?yàn)殇囯x子電池本身存在的自放電現(xiàn)象 , 這個(gè)零電 流是永遠(yuǎn)不可能到達(dá)的.以600mah的電池為例，設(shè)置截至電流為0.01c即6ma,它的1c充電時(shí)間不超過(guò)150 分鐘,那么設(shè)置截至電流為 0.001c 即 0.6ma, 它的充電時(shí)間可能為 10小時(shí)- 這個(gè)因?yàn)閮x器精度的問(wèn)題 ,已經(jīng) 無(wú)法精確獲得 , 但是從 0.01c 到 0.001c 獲的容量經(jīng)計(jì)算僅為 1.7mah, 以多用的 7個(gè)多小時(shí)來(lái)?yè)Q取這僅

14、僅的千分 之三不到的容量是沒(méi)有任何實(shí)際意義的 . 何況 , 還有其它的充電方式 , 比方脈沖充電方式使鋰離子電池來(lái)到達(dá) 4.2v 的限制電壓 , 它根本沒(méi)有截止最小電流判斷階段 , 一般 150分鐘后它就是 100%充飽了. 許多 都是用脈沖充電方式的有人曾經(jīng)用 顯示充飽后 , 再用座充進(jìn)行充電來(lái)確認(rèn)的充飽程度 , 這個(gè)測(cè)試方法欠嚴(yán)謹(jǐn) . 首先座充顯示綠燈不是檢測(cè)真正充飽與否的一個(gè)依據(jù)。檢測(cè)鋰離子電池充飽與否的唯一最終的方法就是測(cè)試在不充電 也不放電 狀態(tài)時(shí)的鋰離子電池的電 壓.所謂恒壓階段電流減小其真正的目的就是逐漸減小在電池內(nèi)阻上因充電電流而產(chǎn)生的附加電壓, 當(dāng)電流小到0.01c,比方6m

15、a，這個(gè)電流乘與電池內(nèi)阻一般在200毫歐之內(nèi)僅為1mv，可以認(rèn)為這時(shí)的電壓就是無(wú)電流狀 態(tài)的電池電壓 . 其次 , 的基準(zhǔn)電壓不一定等于座充的基準(zhǔn)電壓 , 認(rèn)為充飽的電池到了座充上 , 座充卻不認(rèn) 為已經(jīng)充飽 , 卻繼續(xù)進(jìn)行充電。4.充電電池有最正確狀態(tài)嗎？有一種說(shuō)法就是，充電電池使用得當(dāng)，會(huì)在某一段循環(huán)范圍出現(xiàn)最正確的狀態(tài)，就是容量最大這個(gè) 要分情況，密封的鎳氫電池和鎳鎘電池，如果使用得當(dāng)比方定期的維護(hù)，防止記憶效應(yīng)的產(chǎn)生和累計(jì)，一 般會(huì)在10 02 0 0個(gè)循環(huán)處到達(dá)其容量的最大值，比方出廠容量為1000mah的鎳氫電池用了 120次循環(huán)后,其容量有可能到達(dá)1100mah幾乎所有的日本鎳氫

16、電池生產(chǎn)商的技術(shù)規(guī)格書(shū)中描述鎳基電池的循環(huán)特性的圖上 我都能看到這樣的描述鎳基電池有最正確狀態(tài) , 一般在 100200循環(huán)次數(shù)之間到達(dá)其最大容量對(duì)于液態(tài)鋰離子電池， 卻根本不 存在這樣一個(gè)循環(huán)容量的駝峰現(xiàn)象，從鋰離子電池出廠到最終電池報(bào)廢為止，其容量的表現(xiàn)就是用一次少一 次我在對(duì)鋰離子電池做循環(huán)性能的時(shí)候也從來(lái)沒(méi)有看到過(guò)有容量上升的跡象鋰離子電池沒(méi)有最正確狀態(tài) . 值得一提的是 , 鋰離子電池更容易受環(huán)境溫度的變化而表現(xiàn)不同的性 能,在2540 度的環(huán)境溫度會(huì)表現(xiàn)其最好性能 ,而低溫或高溫狀態(tài) ,他的性能就大打折扣了 .要使你的鋰離子電 池充分展現(xiàn)它的容量 , 一定要細(xì)心的注意使用環(huán)境 ,

17、防止上下溫現(xiàn)象 , 比方 放在汽車(chē)的前臺(tái)上 , 中午的太陽(yáng)直 射很容易就可以使其超過(guò) 60度,北方的用戶(hù)的電池待機(jī)時(shí)間 ,同等網(wǎng)絡(luò)情況下 ,就沒(méi)有南方的用戶(hù)長(zhǎng)了 .5 .真的是充電電流越大，充電越快嗎？ 論 電池的充電時(shí)間 一文中已經(jīng)講了這個(gè)問(wèn)題 , 對(duì)于恒流充電的鎳基電池 , 可以這么說(shuō) , 而對(duì)應(yīng)鋰離子電池 , 這個(gè)是不完全正確的對(duì)于鋰離子電池的充電， 在一定電流范圍內(nèi) 1.5c0.5c, 提高恒流恒壓充電方式的恒流電流值 , 并不能 縮短充飽鋰離子電池的時(shí)間 .6 .直充標(biāo)的輸出電流就等于充電電流嗎？這就要討論 的充電方式了 , 對(duì)于充電管理在 里面的 , 設(shè)定同樣一個(gè)直充 實(shí)際應(yīng)稱(chēng)為電源適配器的輸出如：5.3v 600maa.充電管理是開(kāi)關(guān)方式高頻脈寬調(diào)整pwm方式,這個(gè)充電方式， 并沒(méi)有完全利用 直充的輸出能力 , 直充工作在恒壓段 , 輸出 5.3v, 此時(shí)真正的充電電流由 的充電管理進(jìn)行調(diào)整 , 而且肯定要 小于600ma,一般在300400ma.這個(gè)時(shí)候，大家看到的直充的輸出電流就不是的充電電流.比方motorola的許多直充其輸出為 5.0