手機鋰電池的正確使用方法
１．認識記憶效應
' D( m# ~8 L0 K, v2 y' m& ^) L 電池記憶效應是指電池的可逆失效,即電池失效後可重新回複的性能.記憶效應是指電池長時間經受特定的工作循環後,自動保持這一特定的傾向.這個最早定義在鎳鎘電池,鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應,燒結式電池有記憶效應.而現在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應定義的約束.+ w4 I O# g; n! @$ K9 y, g
因爲現代鎳鎘電池工藝的改進,上述的記憶效應已經大幅度的降低,而另外一種現象替換了這個定義,就是鎳基電池的"晶格化",通常情況,鎳鎘電池受這兩種效應的綜合影響,而鎳氫電池則只受"晶格化"記憶效應的影響,而且影響較鎳鎘電池的爲小.
$ N' n8 V- N$ f& m) W' L 在實際應用中,消除記憶效應的方法有嚴格的規範和一個操作流程.操作不當會適得其反.+ [2 D% l4 u6 Z" Q' w; t3 }
對於鎳鎘電池,正常的維護是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環)進行一次深放電(放電到1.0V/每節,老外稱之爲exercise),平常使用是盡量用光電池或用到關機等手段可以緩解記憶效應的形成,但這個不是exercise,因爲儀器(如手機)是不會用到1.0V/每節才關機的,必須要專門的設備或線路來完成這項工作,幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能.
4 b3 R" o- w9 H# R) S& K7 n" U 對於長期沒有進行exercise的鎳鎘電池,會因爲記憶效應的累計,無法用exercise進行容量回複,這時則需要更深的放電(老外稱recondition),這是一種用很小的電流長時間對電池放電到0.4V每節的一個過程,需要專業的設備進行.$ r8 s' u/ @; Y1 h6 n% a2 s
對於鎳氫電池,exercise進行的頻率大概每三個月一次即可有效的緩解記憶效應.因爲鎳氫電池的循環壽命遠遠低於鎳鎘電池,幾乎用不到recondition這個方法.
4 O, B# u! [$ g7 n9 a: M/ I ▲建議1:每次充電以前對電池放電是沒有必要,而且是有害的,因爲電池的使用壽命無謂的減短了.% e9 S: N+ j1 ` r0 i
▲建議2:用一個電阻接電池的正負極進行放電是不可取的,電流沒法控制,容易過放到0V,甚至導致串聯電池組的電池極性反轉.
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7 I" x& u$ [* W; z& z7 H9 } ２．電池需要激活嗎
: A6 I% { }0 P" d 回答是電池需要激活,但這不是用戶的要做的事.我參觀過鋰離子電池的生産廠,鋰離子電池在出廠以前要經過如下過程:
* |8 _! x3 w" o8 q! L8 S5 E3 E 鋰離子電池殼灌輸電解液---封口----化成,就是恒壓充電,然後放電,如此進行幾個循環,使電極充分浸潤電解液,充分活化,以容量達到要求爲止,這個就是激活過程---分容,就是測試電池的容量選取不同性能(容量)的電池進行歸類,劃分電池的等級,進行容量匹配等.這樣出來的鋰離子電池到用戶手上已經是激活過的了.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後才出廠的.其中有些電池的激活過程需要電池處於開口狀態,激活以後再封口,這個工序也只可能有電芯生産廠家來完成了.( E% X& ?" E8 Q* O9 ~
這裏存在一個問題,就是電池廠出廠的電池到用戶手上,這個時間有時會很長,短則1個月,長則半年,這個時候,因爲電池電極材料會鈍化,所以廠家建議初次使用的電池最好進行3~5次完全充放過程,以便消除電極材料的鈍化,達到最大容量.7 E. ^: i$ M5 c* Q4 s
在2001年頒布的三個關於鎳氫.鎳鎘和鋰離子電池的國標中,其初始容量的檢測均有明確規定,對電池可以進行5次深充深放,當有一次符合規定時,試驗即可停止.這很好的解釋了我說的這個現象.
! L8 {3 x- U, n# U0 k3 j y ★那麽稱之爲"第二次激活"也是可以的,用戶初次使用的"新"電池盡量進行幾次深充放循環.
- [" U! Y4 N6 G% t1 k8 V8 e ●然而據我的測試(針對鋰離子電池),存儲期在1~3個月之內的鋰離子電池, 對它進行深充深放的循環處理,其容量提高現象幾乎不存在.(我在專題討論區有關於電池激活的測試報告)) q+ F' Q: }% W( d/ L' J
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0 _1 [* j. i3 H& v& o4 S ３．前三次要充１２小時嗎4 ]7 ~+ ~( S# T4 H& K! N4 o& T
這個問題是緊扣上面的電池激活問題的,姑且設出廠的電池到用戶手上有電極鈍化現象,爲了激活電池進行深充深放電循環3次.其實這個問題轉化爲深充是不是就是要充12個小時的問題.那麽我的另一片文章"論手機電池的充電時間"已經回答了這個問題.7 U! M/ j. C1 b. A
★★★答案是不需要充１２小時.7 W+ ~: S( H) N, S. v% k
早期的手機鎳氫電池因爲需要補充和涓流充電過程,要達到最完美的充飽狀態,可能需要5個小時左右,但是也是不需要12個小時的.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間無需12個小時.; g4 Q4 k1 ^# M/ I( ~) d
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對於鋰離子電池有人會問,既然恒壓階段鋰離子電池的電流逐漸減小,是不是當電流小到無窮小的時候才是真正的深充.我曾經畫出恒壓階段電流減小對時間的曲線,對它進行多次曲線擬合,發現這個曲線可以用1/x的函數方式接近與零電流,實際測試時因爲鋰離子電池本身存在的自放電現象,這個零電流是永遠不可能到達的.: ^( i- d" ]6 S5 \1 ]
以600mAh的電池爲例,設置截至電流爲0.01C(即6mA),它的1C充電時間不超過150分鍾,那麽設置截至電流爲0.001C(即0.6mA),它的充電時間可能爲10小時---這個因爲儀器精度的問題,已經無法精確獲得,但是從0.01C到0.001C獲的容量經計算僅爲1.7mAh,以多用的7個多小時來換取這僅僅的千分之三不到的容量是沒有任何實際意義的.
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何況,還有其它的充電方式,比如脈沖充電方式使鋰離子電池來達到4.2V的限制電壓,它根本沒有截止最小電流判斷階段,一般150分鍾後它就是100%充飽了.許多手機都是用脈沖充電方式的．- v: h* C1 z" G
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有人曾經用手機顯示充飽後,再用座充進行充電來確認手機的充飽程度,這個測試方法欠嚴謹.; \# M. H; |1 z* i/ l4 a* A8 K; W
首先座充顯示綠燈不是檢測真正充飽與否的一個依據.& h6 A+ m3 B, X* {( I' y
★★檢測鋰離子電池充飽與否的唯一最終的方法就是測試在不充電(也不放電)狀態時的鋰離子電池的電壓.
: {; b$ J$ C! J3 f' L+ { 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阻上因充電電流而産生的附加電壓,當電流小到0.01C,比如6mA,這個電流乘與電池內阻(一般在200毫歐之內)僅爲1mV,可以認爲這時的電壓就是無電流狀態的電池電壓./ o- l [: b& |! d: p
其次,手機的基準電壓不一定等於座充的基準電壓,手機認爲充飽的電池到了座充上,座充卻不認爲已經充飽,卻繼續進行充電.5 R$ n; J& c5 @
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+ X) X# K' g9 E; l& K5 u ４．充電電池有最佳狀態嗎
q8 Y7 W* n9 O2 R 有一種說法就是，充電電池使用得當，會在某一段循環範圍出現最佳的狀態，就是容量最大．這個要分情況，密封的鎳氫電池和鎳鎘電池，如果使用得當（比如定期的維護，防止記憶效應的産生和累計），一般會在１００∼２００個循環處達到其容量的最大值，比如出廠容量爲1000mAh的鎳氫電池用了120次循環後,其容量有可能達到1100mAh．幾乎所有的日本鎳氫電池生産商的技術規格書中描述鎳基電池的循環特性的圖上我都能看到這樣的描述．
$ b! \# X- S" N- u+ m: g3 D- d0 a1 S ★鎳基電池有最佳狀態,一般在100~200循環次數之間達到其最大容量& [6 c# u; N+ b" n- S6 w. E: p- p% ]
對於液態鋰離子電池，卻根本不存在這樣一個循環容量的駝峰現象，從鋰離子電池出廠到最終電池報廢爲止，其容量的表現就是用一次少一次．我在對鋰離子電池做循環性能的時候也從來沒有看到過有容量回升的迹象．
. p. {8 V1 J6 n6 w1 n3 s) q ★鋰離子電池沒有最佳狀態.! n& c% s) _; L& z1 k/ K* O
值得一提的是,鋰離子電池更容易受環境溫度的變化而表現不同的性能,在25~40度的環境溫度會表現其最好性能,而低溫或高溫狀態,他的性能就大打折扣了.要使你的鋰離子電池充分展現它的容量,一定要細心的注意使用環境,防止高低溫現象,比如手機放在汽車的前台上,中午的太陽直射很容易就可以使其超過60度,北方的用戶的電池待機時間,同等網絡情況下,就沒有南方的用戶長了.; i) ?! G. ]. _8 D
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５．真的是充電電流越大，充電越快嗎8 G' F& b% w: S- ?
"論手機電池的充電時間"一文中已經講了這個問題,對於恒流充電的鎳基電池,可以這麽說,而對應鋰離子電池,這個是不完全正確的。
$ M" R& e0 [3 |- A& \( B! {. [ ★★對於鋰離子電池的充電，在一定電流範圍內(1.5C~0.5C),提高恒流恒壓充電方式的恒流電流值,並不能縮短充飽鋰離子電池的時間.
