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手机锂电池充电常识

 诚交天下675 2012-03-25

手机锂电池充电常识

              
可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为娇气,在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此,在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC,以保证安全、可靠、快速地充电。

       
现在手机已十分普遍,手机中一部分是镍氢电池,但灵巧型的手机则是锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池,它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。 锂离子电池的额定电压为3.6V(有的产品为3.7V)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的4.2V;阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别,如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的,锂离子电池的终止放电电压为2.5V2.75V(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)。低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会有损害。
      
锂离子电池不适合用作大电流放电,过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。因此电池生产工厂给出最大放电电流,在使用中应小于最大放电电流。 锂离子电池对温度有一定要求,工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。 锂离子电池对充电的要求是很高的,它要求精密的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如:4.2V的锂离子电池,其允差为±0.042V),过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议,并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电率为0.25C1CC是电池的容量,如C=800mAh1C充电率即充电电流为800mA)。在大电流充电时往往要检测电池温度,以防止过热损坏电池或产生爆炸。
      
锂离子电池充电分为两个阶段:先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电,其充电特性如图2所示。这是一种800mAh容量的电池,其终止充电电压为4.2V。电池以800mA(充电率为1C)恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率升压,当电池电压接近4.2V时,改成4.2V恒压充电,电流渐降,电压变化不大,到充电电流降为1/10C(80mA)时,认为接近充满,可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器,过一定时间后结束充电) 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时,会造成电池的损坏或降低使用寿命。

      
锂电池在充电方面应注意以下几点:

锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外,在充电方面还应注意以下几点:
       1.
锂离子电池有4.1V4.2V终止充电的不同品种,因此在充电时注意的是4.1V的电池不能用4.2V的充电器充电,否则会有过充的危险(4.1V4.2V的充电器用的充电器IC是不同的!)
       2.
对电池充电时,其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。
       3.
不能反向充电。
       4.
不能用充镍镉电池的充电器(充三节镍镉电池的)来充锂离子电池(虽然额定电压一样,都是3.6V),但充电方式不同,容易造成过充。
  

锂电池在放电方面应注意以下几点:
       1.
锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较大时,会产生较高的温度(损耗能量),减少放电时间,若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。
       2.
不同温度下放电曲线是不同的,如图5所示。从图中可以看出,在不同的温度下,其放电电压及放电时间也不同。在-20放电时情况最差。
      
在贮存方面:     
       1.
电池若长期贮存,要保持在50%放电态。
       2.
电池应保存在低温、干燥坏境中。
       3.
要远离热源,也不要置于阳光直射的地方。

      
形象的工作原理比喻:
       现在将锂离子电池原理和充放电机理,用生活中常见的泡沫现象来比喻。锂离子电池如同 一堆肥皂泡沫,泡内储存的就是电能。当充电时,汽泡会随着充电时间加长而不断增大,当超过其极限值时汽泡就会破裂,此时即损坏了锂电晶型,造成永久性损坏。
      
当过度放电则会造成汽泡塌陷、消失,这样下次充电时汽泡也充不起来,而造成锂电失效。 如何控制汽泡不充爆和汽泡不过度塌陷?就必须要用保护电路加以严格控制。 当然,优质的电芯和精确的控制电路可大大地延长电池的使用寿命。
      
传统镍电池如果充电时间过长,镍电池里的液体会结晶,阻止充电器将电充满。这样一来,为了使其性能最大化,必须充满电或定期放电。

而对于锂电来说,我们可以在方便时刻随时为锂离子电池充电,完全不用像镍电池那样麻烦。
      
关于锂电寿命的讹传:锂电只能充300500次,之后就需要更换。
      
正确的说法:锂电寿命和充电周期的完成次数有关,和充电次数没有直接关系。
       
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。
      
先充40%,用了一段时间以后又充了20%,下次用过以后又充了30%,再下次20……在该20%的中途,即刚补充了10%的电力之时,总共累计完成一个充电周期。之后是下一个周期。
      
简单的理解,例如,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,电量就会减少一点。不过,减少幅度非常小,高品质的电池充过多次周期后,仍然会保留原始电量的 80%,很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用,就是这个原因。当然锂电寿命到了最终还是需要更换的。
       
锂电的寿命一般为300500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为Q,如不考虑每个充电周期以后电量的减少,则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们知道,如果每次用1/2就充,则可以充600-1000次;如果每次用1/3就充,则可以充9001500次。以此类推,如果随机充电,则次数不定。总之,不论怎么充,总共补充进300Q500Q的电力这一点是恒定的。所以,我们也可以这样理解:锂电池寿命和电池的总充电电量有关,和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。

      
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,不必担心影响寿命。

       
如果在高于规定的操作温度,即35°C以上的环境中使用锂电,电池的电量将会不断的减少,即电池的供电时间不会像往常那样长。如果在这样的温度下,还要为设备充电,那对电池的损伤将更大。即使是在较热的环境中存放电池,也会不可避免的对电池的质量造成相应的损坏。所以,尽量保持在适益的操作温度是延长锂电寿命的好方法。

      
如果在低温环境,即4°C以下中使用锂电,同样也会发现电池的使用时间减少了,有些手机的原装锂电在低温环境中甚至充不上电。但不必太担心,这只是暂时状况,不同于高温环境下的使用,一旦温度升起来,电池中的分子受热,就马上恢复到以前的电量。

      
要想发挥锂离子电池的最大效能,就需要经常用它,让锂电内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电,请一定记得每月给锂电完成一个充电周期,做一次电量校准,即深放深充一次。

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