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锂电池原理与使用杂谈

 

锂电池(Li)与锂离子电池(Li-ion)  由于现在绝大多数电子产品,如数码相机、移动电话、手提电脑等都采用的是锂电池,所以笔者作重讲解一下此类电池的原理。目前笔记本的主流电池都是采用的,而最普遍采用的是是锂离子(Li-ion)电池。原因是锂电(Li)在使用的同时比较危险,我们都知道锂是比较活跃的金属元素,使用时不太安全,经常会有在充电时出现燃烧、爆裂的情况出现。而锂离子电池(Li-ion)加入了能抑制锂元素活跃的成份,它是锂电池的替代产品,它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极,放电时,锂变成锂离子,脱离电池阳极,到达锂离子电池阴极。充电时,阴极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时,锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子,并在阴极处合成锂原子。所以,在该电池中锂永远以锂离子的形态出现,不会以金属锂的形态出现,当然也就不会出现燃烧、爆炸等危险。锂离子在阳极和阴极之间移动,电极本身不发生变化。这是锂离子电池与锂电池本质上的差别。从而使锂电真正达到了安全、高效、方便,而老的锂电也随之淘汰了。区分它们的方法也相当简单:从电池的标识上就能识别,锂电的标识为Li,而锂离子电池为Li-ion。现在,笔记本和手机使用的所谓锂电,其实就是锂离子电池。    锂离子电池有着其他电池所不能比拟的优点:工作电压高;体积小、重量轻、能量高;安全快速充电;允许温度范围宽;放电电流小、无记忆效应、无环境污染等等,这些决定了它在笔记本电池中的主流地位。

    当然锂离子电池也有自身的不足,那便是价格高、充电次数少也不能快速充电、与干电池无互换性、工作电压变化大、放电速率大,容量下降快,无法大电流放电。

    所以对于目前的电池来说,并不能找到一类十全十美的解决方法,就算锂离子电池只能是相对来说它的固有一些优点更有利于移动罢了。

关于锂电池的使用,简单的讲三方面:

  首先,锂电池不需要超常时间充电来激活,你也做不到,充电电路本来就有保护,插上也没用的

  其次,对锂电池的激活(其实是校正充电曲线)一般出现在首次使用,长时间放置未用,或者频繁即充即用一段时间后,方法就是一次完全的充放电,之后电池就可以即用即充,只有在长时间使用后才需要再次进行再次完全充放电重新校正

最后,锂电池的寿命主要体现在充放电周期上,这个周期是一个绝对概念,举例如果你上次使用了30%电力,充满电,下次又使用了70%的电力,又充满电,这个刚好是一个充电周期,而不是两个,所以那些喜欢把电池使用尽再充电的玩家自己合计吧,这样做实际上加速了电池寿命的终结

详细介绍和图片说明请阅读全文。。。

图片解释充电周期:

一些误解的来源

每次用尽电池再充电这个是从古老的NICD电池而来的,这种镍镉电池有记忆效应,如果不放尽电量,电池会随使用次数的增加而呈现出电量愈来愈少的状态
后来的NIMH电池,其实已经没有明显的记忆效应,但是仍然需要经常的彻底充放电来保持其正常的电量显示,这就是某些日本镍氢充电器提供refresh功能的原理
而锂电池则基本上没有记忆效应,当然长时间使用后充电曲线还是会有略微失准,苹果提供了一个简单的ical提示你定时为电池进行充放电校正,但是频率不需要很高。

http://www.apple.com/batteries/images/ipod_icalreminder.ics
http://www.apple.com/batteries/images/note...calreminder.ics

关于激活,刚出厂的锂电池需要在若干次使用后才能达到最佳状态,这个没错,但是使用10几个小时的激活是绝对没有必要的(也是没有意义的)现在的充电电路都考虑的用户使用的方便,电池充满后会自动切断充电电路,这样你才能安心睡觉不是,这个时候插不插上电源其实已经没有区别了
谈到充电10几个小时的习惯,这个还是要从古老的nicd或者nimh等电池的慢充模式说起,由于原先电池充电电路设计上的落后,一般为了保持电池温度的正常和防止电池受损,都使用的小电流缓慢充电的方式,而且这种电路一般情况下都没有准确的电量判断功能,所以都是建议用户充电14-16个小时这样,看看,其误差一般都在2,3个小时,如果充电流过大,过充后将对电池造成严重的伤害
而后来的针对nimh和现在锂电池的快速充电电路,已经有了很好的电量检测功能,就可以使用脉冲式的大电流快速充电,且还能维持电池在正常的温度范围内,而到接近电量快满的时候,为了防止过充,电路会从高电流脉冲转换为一种逐渐缩小的涓流充电,这样即使满电检测有部分偏差,由于越接近满电电流越小,在最后时刻的充电电流已经接近0,对电池没有什么损害了,这就是为什么看到锂电池前80%充电1个小时就可以完成,而充满最后20%的电却要4个小时的原因。
图片说明:

图中绿色曲线为电池的充电曲线,大家可以看到电量(电压)的上升前阶段很迅速,后阶段就很平缓,相对应的就是充电电流有橙色表示
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