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锂电池的正确使用方法
发表时间:2018-01-18 17:48

 很多人对有畏惧感,却也无可奈何。无奈是因为手机、笔记本、平板等等设备都要用到它,畏惧是因为不知道哪一天会突然在自己面前做恐怖袭击:或燃烧,或者爆炸。这种事件当中,自然与本身的电特性、质量有关,但也不排除,是否正确地使用了锂电池,也是引起锂电池事故的原因之一。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/268477.htm

锂电池的方法之锂电池事故

  方法是基于锂电池本身特性基础上的。因此,我们首先从电学上来分析锂电池为什么会爆炸或者燃烧。燃烧或者爆炸,通常是因为热量集聚而不得扩散出去,累计到起火点,或者热量在一定空间内集聚到一定程度,都会发生。作为电池,归结起来,上述情况发生通常不出以下四种原因。

  1、 内部短路(多为软包大单体):结构或工艺缺陷导致极耳内插、隔膜包裹富余过少、毛刺、隔膜打折等。极耳内插往往出现在厚电池且内并联的结构中,极耳位绝缘不到位,在后续成品加保护板或使用过程容易导致内部急性短路从而出现燃烧或爆炸(内短路:这点个人是有很深体会的,当时还报废了2K多该种电池,实际属于设计缺陷——异常本质是:内部急性短路),不过现在这种情况几乎很少了,除非外力因素。

  2、 外部短路:1AH以下的电池外短路导致的燃烧后爆炸不多见,通常都是出现鼓胀或干脆把极耳烧断,个人分析过的是动力电池或大容量手机电池外短路导致的燃烧。这个涉及到客户使用不当——装金属外盒时不考虑极耳绝缘,在装机现场就出现电池冒烟燃烧异常;动力电池也常见结构固定措施不足(考虑不周),在用户使用过程电池组晃动引起电池外部绝缘保护膜破损或者连接线皮破损,最终导致短路燃烧。

  3、过充爆炸:这个是最危险的,也是企业最怕出现的,但,还是偶尔会出现。从了解的情况来看有两点:a、用户不按要求使用匹配的充电器,从而破坏保护线路且用户往往充电都是不限时充的,这种情况不炸都难;b、电池配组不合理且保护板失效,这种情况下也会炸的一塌糊涂...单节电池同理。

  4、电池本身的材料不过关。材料不过关,可能会在标定的电压电流下产生过热,从而发生事故。

  基于以上分析,如果能够锂电池,尽可能避免以上情况的发生,就可以梳理出一些方法来了:

  1、频繁深度充放电:锂电池几乎没有记忆性,很多朋友在使用锂电车或者锂电数码产品的时候,喜欢把电量用到一点不剩(保护板保护)然后再去充电,而在很多人眼中,这也是一种激活电池的做法。在锂电池的使用中,我们把用完电量再充电的情况叫做深度充放电。

  其实,深度充放电是很多人在使用锂电池时候的一个重大误区,科学家们通过实验得出结论,深度充放电次数在其他环境情况恒定的情况下和电池寿命是成正比的,多次充放电会导致电池寿命过早结束。而长时间使用寿命结束的锂电池则极易造成电池鼓胀等情况,从而引发爆炸。

  2、过充放以及充放电流过大:这种情况是在保护板设计不合理而充电的时候经常会发生的,我们经常喜欢在设备的电量充满后再充一会儿电,让自己的设备能抗的时间更长一些,但是很多人所不知道的是,长期的过充和过放情况都会对锂电池性能产生严重损伤和破坏,严重的就会引发爆炸等极端情况,所以电池的电充满了就好,如果一直插在充电器上,迟早是会酿成悲剧的。

  3、在充放电的时候也要充电器的电流和用电器的一般电流负载在规定范围之内,过高的电流负载极易引起电池的内部短路,从而破坏锂离子,引发电路的安全隐患。同理,对于充电式的充电器电压,道理也是一样的。所以我们在使用充电器的时候也要注意看看充电器到底是否合格。

  4、工作环境。锂电池对于温度是极其敏感的,如果长期处于冰点以下使用,可能对电池寿命造成极大影响和危害。而长期放在过热的环境下,则会大幅缩减电池的寿命,严重的则由内压增大引发爆炸,即使没有爆炸,电池也会在高热中迅速报废,感觉有些案例中因为池爆炸而不幸遇难的,大部分原因就是因为其工作环境的高温所导致的。

  在经历过多次的事故之后,厂商也终于的有了行动,为目前大多数厂家都增加了保护装置尤其电子数码产品都增加了双重保护或者多重保护,尽量避免了这种情况的发生,不过,用户们自身意识的加强,依旧是很重要的。

锂电池的方法之手机锂电池

  虽然锂电池用途广泛,在汽车、电动车、手机、平板、笔记本等等设备中都有用到,在不久的将来,也许有更多的设备要用它,但就目前看,手机和平板之类的设备,仍然是距离我们最近的锂电池供电设备。因此,有必要对手机锂电池做出特别的使用说明。

  1 如何充电

  在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此,从我自己的实践来看,从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。对于锂电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。

  此外,锂电池的手机或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说,如果你的锂电池在充满后,放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失,所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。此外在对某些手机上,充电超过一定的时间后,如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电,还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的,但显然对电池和手机/充电器的寿命而言是不利的。同时,长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行,而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高,而且波动较大。前面已经说过,锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多,于是这又带来附加的危险。此外,不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电,过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。

  2 正常使用中应该何时开始充电

  在我们的论坛上,经常可以见到这种说法,因为充放电的次数是有限的,所以应该将手机电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表,关于循环寿命的数据列出如下:

  循环寿命 (10%DOD):>1000次

  循环寿命 (100%DOD):>200次

  其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见,可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量:10%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放电还是要比较好一些,但前面网友的那个说法要做一些修正:在正常情况下,你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候,就应该及时开始充电,当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候,即使在电池尚有很多余电时,那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命,也就是“0.x”次而已,而且往往这个x会很小。电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法,就是“尽量把手机电池的电量用完,最好用到自动关机”。这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免记忆效应发生,不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为手机电池电量过低的警告出现后,仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的手机在后来的充电及开机中均无反应,不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低,以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。

  3 对正确使用锂电池手机的重要提示

  归结起来,我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是:

  1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行;

  2、当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电;

  3、锂电池的激活并不需要特别的方法,在手机正常使用中锂电池会自然激活。如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电激活”方法,实际上也不会有效果。因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池手机用到自动关机的做法,都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的,请你及时改正,也许为时还不晚。当然,在手机及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下,对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点,在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话,你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于,你应该知道正确的做法是什么,并且不要刻意按照错误的说法去做。

锂电池的正确之电池保养

  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,差别更多的来自电池本身制造中的个体差异,而不是。除了本身的电池品质之外,电池自身的使用寿命是有限的。一旦电池下了生产线,其寿命就开始流逝。不管你是否使用,锂电池的使用寿命都只在两到三年。电池容量下降的重要原因之一还是由于氧化引起的内部电阻增加,最后电解槽电阻会达到某个点,尽管这时电池充满电,但电池不能释放已储存的电量。许多朋友都认为初次使用锂电池应该充电16个小时以上,这样可以充分的激活电池,其实这样做并没有根据,这只是当年流行的镍氢或镍镉电池的充电方法,对于锂离子电池来说并不适用。因为这种以锂聚合物为核心的电池在理论上并没有记忆效应,即便有,也是完全可以忽略不计的。所以只需要冲3个小时左右就完全可以了,如果显示充电已完成,并且暂时不需要外接使用,那么就可以拔下,不必再等这么长的时间了。

  其实电池的保养一直是笔记本电脑用户的热门话题,而在各大笔记本论坛的电池版块,这个话题早就已经形成共识了。但实际上这里面的误区甚多,归根结底是来自两个方面,一个是“思维没有跟上镍氢电池向锂电池的转变”,另外一个更搞笑,是来自手机,因为手机其实是大多数用户最早接触到的使用反复充电电池的设备,因此也会想当然的把手机的一些习惯延伸到PSP上。 我并没有能力把大多数PSP用户培养成专家,并且也没有那个必要。世上没有什么绝对的真理,我不会像一些唯理论至上的朋友那样,信誓旦旦地说自己的理论一定是正确的,并且要所有人都信服于他,我只是将在各大笔记本论坛和电器工业资深工程师普遍认同的观点与大家分享。说到底,PSP是消耗品,不论你再如何努力,电池的使用年限也只在2~3年。如果您觉得为了给PSP电池带来微乎其微到几乎没有效果的所谓保养方法,心甘情愿地去凑完全充放电时间而经常中断游戏,等待充电,那您不必再继续往下看了。

  下面我就把一些最容易陷入的误区澄清一下,并且给出我认为正确的观点和做法。

  误区一:PSP买回来需要反复充放电三次以便激活电池。除非你买到的PSP是库存一年以上的产品,否则就不需要这样做,因为现在的电池电芯在出厂的时候已经经过激活,而电芯在封装成PSP电池的时候又经过一次相当于激活的检验,因此你拿到手的电池,早已是被激活过的了,再做三次充放电过程只是无谓的增加电池的损耗。

  误区二:第一次充电必须充够12小时。这对于早期那些没有电池控制电路的镍氢电池设备是适用的,但对于如今具有智能充放电控制模块的PSP来说却是个笑话,当PSP电池充满之后,充电电流就会被自动切断,并且在系统显示为“外接”。哪怕你继续充120个小时,状态也不会有任何变化了,一般来说,3小时也完全充满了,剩下的“充电”只是浪费自己的时间。反而是拿到新机器的时候应该先把电量放光再充电。

  误区三:电池需要每月一次彻底充放。对于记忆效应很强的镍氢电池,这是必须的工作,但对于锂电池,这个周期却太频繁了,锂电池在理论上是消除记忆效应的,即便有,也已经大大减弱了可忽略不计的程度,如果你使用电池很频繁,那么你应该将电池放电到比较低(大约10~15%)再充电,但如果放电到连机器都开不了(0~1%),就属于对锂电池的有较大损伤的深度放电,一般来说每2个月做一次这样的操作就可以了。如果你很少使用电池,那么只要每3个月进行一次这样的操作就可以了。

  误区四:边充电边工作,或者充电完成后会继续使用外接电源会损害主机和电池。这是最为可笑的一个论点。所谓孔穴电子、次充等机理层面的理论性论调,在实际中能得到多少反应呢?电池工业学术界对此的看法首先是不统一的。理论尚且有分歧,如何拿来指导消费者使用的实际?电池的损耗分为正常损耗和伤害性损耗,外接电源使用和边充电边使用真正造成的损耗程度,完全在电池正常损耗范围以内,也就是说,无论有如何系统的理论化维护措施,电池都是会老化的,这就如同多么神奇的化妆品和保养也不能阻止美女变成老太婆,最多只是延缓而已,但表面的粉饰所起到的真正效用究竟能有多少,这绝不是理论所能解释的——尊重实际使用经验才是正确和科学的认识观。也许有人说,唯一避免电池老化的方法是不使用(所以很多人会选择将电池拿下来),但这样一来令PSP便携性失去意义,二来电池即便在封存状态下,也是随着时间的延长而自然老化的。电池实际上是一种半易耗品,只要电池为你带来了足够的便捷和快乐,我想它们的牺牲才是有价值的。

  有误区,自然也是因为有相应的普遍认同的电池保养和观点,罗列如下:

  1.应避免完全放电(使用到黑屏断电)

  2.经常对锂电池充放电、未放尽时充电或使用外接电源、边充电边使用,或充电完成后继续使用外接,均不会对电池造成额外的损耗。

  3.长期不使用时,应将锂电池取出,置于阴凉干燥处。切不要进行冷冻,避免水气侵蚀。避免放在高温的汽车内使用。如长时间保存,将电池充到40%后放置

  4. 作为笔记本用户,如果多数时间是使用固定电源,可以取下电池置于阴凉处,但这只是出于对电池如温度、湿度等环境因素的改善。作为PSP来讲,装有电池的情况下使用外接电源是不会对电池造成额外的伤害。并且出于对便携和保护电池盖、金属触点的理念,建议不要因为使用外接电源,频繁拆卸电池。

  5. 避免购买备用的锂电池进行存储,因为电池即便不使用,其使用寿命也是在自然折损的,因此在电池有限的生存时间内,最大限度地使用才是体现电池价值的,而不是用种种不切实际的理论来折磨自己和用来娱乐的PSP。

  以上为在各大电器专业论坛上请教资深会员、专业斑竹和许多业内电子电器工程师所得到的普遍共识,希望会对大家作为一个参考。

相关链接:

我国锂电池正极材料发展现状解析   http://www.eepw.com.cn/article/266396.htm

国内锂电池隔膜厂商的高端梦       http://www.eepw.com.cn/article/267237.htm

特斯拉锂电池丰田燃料电池混战     http://www.eepw.com.cn/article/264763.htm