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笔记本电池保养必读

锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。



  化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。

  虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应,记忆效应的原理是结晶化,在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是,锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降,其原因是复杂而多样的。主要是正负极材料本身的变化,从分子层面来看,正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。

  过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

  不适合的温度,将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物,所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一定的情况下,复合膜膜孔闭合或电解质变性,电池内阻增大直到断路,电池不再升温,确保电池充电温度正常。

  而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗?专家明确地告诉我,这是没有意义的。他们甚至说,所谓使用前三次全充放的“激活”,在他们两位博士的知识里,也想不通这有什么必要。然而为什么很多人深充放以后Battery Information里标示容量会发生改变呢? 后面将会提到。

  笔记本电脑用锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。我个人认为,在笔记本电脑的使用说明中的“使用一个月后应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值,使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。

  充电控制芯片主要控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段,恒流快充阶段(电池指示灯呈黄色时)和恒压电流递减阶段(电池指示灯呈绿色闪烁。恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到0,而最终完成充电。

  电量统计芯片通过记录放电曲线(电压,电流,时间)可以抽样计算出电池的电量,这就是我们在Battery Information里读到的wh.值。而锂离子电池在多次使用后,放电曲线是会改变的,如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线,其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。

  最后我对电池的保养的看法是:

  1. 不必刻意保证每一次都放完电了再充;

  2. 一段时间可做一次保护电路控制下的深充放以修正电池的电量统计,但这不会提高你电池的实际容量。

  3. 长期不用的电池,应放在阴凉的地方以减弱其内部自身钝化反应的速度。

  4. 保护电路也无力监控电池的自放电,长期不用的电池,应充入一定的电量以防电池在存贮中自放电过量导致过度放电的损坏。

  其实电池没有太多要顾及的使用注意,换句话说是顾及也没有太大用。一个电池能使用多少次,也许差别更多的来自电池本身制造中的个体差异,而不是使用方法。选择具有良好口碑的笔记本电脑品牌,无疑是日后电池使用长寿命的保障之一。
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内容添加:

  大家都知道,锂电池的优点之一,就是可以在方便时刻随时为锂离子电池充电,而不用非要想把电用光之后再充。那么,什么叫充电周期呢?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。说得简单一点,600毫安的锂电池,你第一次由0毫安充到了400毫安,用啊用啊用了N毫安;然后你又充了150毫安,再用了N毫安;最后再充100毫安,当最后一次充到50毫安的时候,这块电池的一个充电周期就到了。(400+150+50=600)

  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。这也就是为什么很多使用锂电池手机的人会经常说:“这个破手机,刚买回来可以用4天,现在充一次电只能用3天半”的原因。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。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300-500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为1Q,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900-1500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300Q-500Q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。那么,某些MP3厂家宣传时说,“某某型号MP3使用强悍锂电池,可充电1500次以上。”这就是纯粹地欺消费者无知了。

  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。

锂电池保养:

温度不要太高

  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。

太低也不好

  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。

生命在于运动

  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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