臺電K5充電問題

2022-12-09 09:15:10 字數 5323 閱讀 6491

1樓:匿名使用者

電池好不好那就不一定了

第一次充電最好是等電耗盡了再充。最好是手機都能自動関機。那樣電才叫耗盡了。對電池好。

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為 licoo2 ,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時,鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合。

鋰離子的移動產生了電流。

化學反應原理雖然很簡單,然而在實際的工業生產中,需要考慮的實際問題要多得多:正極的材料需要新增劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液,除了保持穩定,還需要具有良好導電性,減小電池內阻。

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應,記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會產生這種反應。但是,鋰離子電池在多次充放後容量仍然會下降,其原因是複雜而多樣的。主要是正負極材料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的空穴結構會逐漸塌陷、堵塞;從化學角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩定的其他化合物。

物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的鋰離子數目。

過度充電和過度放電,將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結構裡去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。這也是鋰離子電池為什麼通常配有充放電的控制電路的原因。

不適合的溫度,將引發鋰離子電池內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質新增劑。在電池升溫到一定的情況下,複合膜膜孔閉合或電解質變性,電池內阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常。

而深充放能提升鋰離子電池的實際容量嗎?專家明確地告訴我,這是沒有意義的。他們甚至說,所謂使用前三次全充放的「啟用」,在他們兩位博士的知識裡,也想不通這有什麼必要。

然而為什麼很多人深充放以後 battery information 裡標示容量會發生改變呢 ? 後面將會提到。

鋰離子電池一般都帶有管理晶片和充電控制晶片。其中管理晶片中有一系列的暫存器,存有容量、溫度、 id 、充電狀態、放電次數等數值。這些數值在使用中會逐漸變化。

我個人認為,使用說明中的「使用一個月左右應該全充放一次」的做法主要的作用應該就是修正這些暫存器裡不當的值,使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況。

充電控制晶片主要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個階段,恆流快充階段(電池指示燈呈黃色時)和恆壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍。恆流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標準電壓,隨後在控制晶片下轉入恆壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到 0 ,而最終完成充電。

電量統計晶片通過記錄放電曲線(電壓,電流,時間)可以抽樣計算出電池的電量,這就是我們在 battery information 裡讀到的 wh. 值。而鋰離子電池在多次使用後,放電曲線是會改變的,如果晶片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線,其計算出來的電量也就是不準確的。

所以我們需要深充放來校準電池的晶片。

最後我對電池的保養的看法是:

1. 不必刻意保證每一次都放完電了再充;

2. 一段時間可做一次保護電路控制下的深充放以修正電池的電量統計,但這不會提高你電池的實際容量。

3. 長期不用的電池,應放在陰涼的地方以減弱其內部自身鈍化反應的速度。

4. 保護電路也無力監控電池的自放電,長期不用的電池,應充入一定的電量以防電池在存貯中自放電過量導致過度放電的損壞。

其實電池沒有太多要顧及的使用注意,換句話說是顧及也沒有太大用。一個電池能使用多少次,也許差別更多的來自電池本身製造中的個體差異,而不是使用方法。選擇具有良好口碑的手機品牌,無疑是日後電池使用長壽命的保障之一。

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1.認識記憶效應

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覆的效能.記憶效應是指電池長時間經受特定的工作迴圈後,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. 因為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為小.

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.

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次迴圈)進行一次深放電(放電到1.0v/每節,老外稱之為exercise),平常使用是儘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,因為儀器(如手機)是不會用到1.

0v/每節才關機的,必須要專門的裝置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. 對於長期沒有進行exercise的鎳鎘電池,會因為記憶效應的累計,無法用exercise 進行容量回復,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,需要專業的裝置進行.

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. 因為鎳氫電池的迴圈壽命遠遠低於鎳鎘電池,幾乎用不到recondition這個方法.

▲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,因為電池的使用壽命無謂的減短了.

▲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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2.電池需要啟用嗎

回答是電池需要啟用,但這不是使用者的要做的事.我參觀過鋰離子電池的生產廠, 鋰離子電池在出廠以前要經過如下過程:

鋰離子電池殼灌輸電解液---封口----化成,就是恆壓充電,然後放電,如此進行幾個迴圈,使電極充分浸潤電解液,充分活化,以容量達到要求為止,這個就是啟用過程---分容,就是測試電池的容量選取不同效能(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使用者手上已經是啟用過的了.

我們大家常用的鎳鎘電池和鎳氫電池也是如此化成啟用以後才出廠的.其中有些電池的啟用過程需要電池處於開口狀態,啟用以後再封口,這個工序也只可能有電芯生產廠家來完成了.

這裡存在一個問題,就是電池廠出廠的電池到使用者手上,這個時間有時會很長,短則1個月,長則半年,這個時候,因為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.

在2023年頒佈的三個關於鎳氫.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.

★那麼稱之為"第二次啟用"也是可以的,使用者初次使用的"新"電池儘量進行幾次深充放迴圈.

●然而據我的測試(針對鋰離子電池),儲存期在1~3個月之內的鋰離子電池, 對它進行深充深放的迴圈處理,其容量提高現象幾乎不存在.(我在專題討論區有關於電池啟用的測試報告)

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3.前三次要充12小時嗎

這個問題是緊扣上面的電池啟用問題的,姑且設出廠的電池到使用者手上有電極鈍化現象,為了啟用電池進行深充深放電迴圈3次.其實這個問題轉化為深充是不是就是要充12個小時的問題.那麼我的另一片文章"論手機電池的充電時間" 已經回答了這個問題.

★★★答案是不需要充12小時.

早期的手機鎳氫電池因為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.而鋰離子電池的恆流恆壓充電特性更是決定了它的深充電時間無需12個小時.

對於鋰離子電池有人會問,既然恆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.我曾經畫出恆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的函式方式接近與零電流,實際測試時因為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. 以600mah的電池為例,設定截至電流為0.

01c(即6ma),它的1c充電時間不超過150 分鐘,那麼設定截至電流為0.001c(即0.6ma),它的充電時間可能為10小時---這個因為儀器精度的問題,已經無法精確獲得,但是從0.

01c到0.001c獲的容量經計算僅為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.

何況,還有其它的充電方式,比如脈衝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分鐘後它就是100%充飽了.許多手機都是用脈衝充電方式的.

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.

首先座充顯示綠燈不是檢測真正充飽與否的一個依據.

★★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.

所謂恆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產生的附加電壓,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)僅為1mv,可以認為這時的電壓就是無電流狀態的電池電壓.

其次,手機的基準電壓不一定等於座充的基準電壓,手機認為充飽的電池到了座充上,座充卻不認為已經充飽,卻繼續進行充電.

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4.充電電池有最佳狀態嗎

有一種說法就是,充電電池使用得當,會在某一段迴圈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,防止記憶效應的產生和累計),一般會在100~200個迴圈處達到其容量的最大值,比如出廠容量為1000mah的鎳氫電池用了120次迴圈後,其容量有可能達到1100mah.幾乎所有的日本鎳氫電池生產商的技術規格書中描述鎳基電池的迴圈特性的圖上我都能看到這樣的描述.

★鎳基電池有最佳狀態,一般在100~200迴圈次數之間達到其最大容量對於液態鋰離子電池,卻根本不存在這樣一個迴圈容量的駝峰現象,從鋰離子電池出廠到最終電池報廢為止,其容量的表現就是用一次少一次.我在對鋰離子電池做迴圈效能的時候也從來沒有看到過有容量回升的跡象.

★鋰離子電池沒有最佳狀態.

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效能,在25~40 度的環境溫度會表現其最好效能,而低溫或高溫狀態,他的效能就大打折扣了.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臺上,中午的太陽直射很容易就可以使其超過60度,北方的使用者的電池待機時間,同等網路情況下,就沒有南方的使用者長了.

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5.真的是充電電流越大,充電越快嗎

\"論手機電池的充電時間\"一文中已經講了這個問題,對於恆流充電的鎳基電池, 可以這麼說,而對應鋰離子電池,這個是不完全正確的。

★★對於鋰離子電池的充電,在一定電流範圍內(1.5c~0.5c),提高恆流恆壓充電方式的恆流電流值,並不能縮短充飽鋰離子電池的時間.

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