我想了解一下鋰電池的工作原理和怎么保養(yǎng)鋰電池

　　我們愛機(jī)的鋰電池究竟要如何保養(yǎng)才算正確？這個問題一直困擾著很多手機(jī)的忠實(shí)用戶，包
　　括我。在查閱了一些資料之后，不久前有機(jī)會咨詢了一位電化學(xué)專業(yè)的在讀博士和國內(nèi)某知
　　名電池研究所的副所長?，F(xiàn)將最近獲得的一些相關(guān)知識和心得寫出來，以饗諸位讀者。

　　鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見
　　的正極材料主要成分為 LiCoO2 ，充電時(shí)，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(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放電時(shí)，鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，重新
　　和正極的化合物結(jié)合。鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。

　　化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡單，然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮的實(shí)際問題要多得多：
　　正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性，負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設(shè)計(jì)以容納
　　更多的鋰離子；填充在正負(fù)極之間的電解液，除了保持穩(wěn)定，還需要具有良好導(dǎo)電性，減小
　　電池內(nèi)阻。

　　雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化，在鋰電池中幾
　　乎不會產(chǎn)生這種反應(yīng)。但是，鋰離子電池在多次充放后容量仍然會下降，其原因是復(fù)雜而多
　　樣的。主要是正負(fù)極材料本身的變化，從分子層面來看，正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會
　　逐漸塌陷、堵塞；從化學(xué)角度來看，是正負(fù)極材料活性鈍化，出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn)定的其他化
　　合物。物理上還會出現(xiàn)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(shù)目。

　　過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正負(fù)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(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過度充電將把
　　太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。這也是鋰
　　離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。

　　不適合的溫度，將引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)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(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑。在電池升溫到一
　　定的情況下，復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內(nèi)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(shí)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“激活”，在他們兩位博士的知識里，也想不通這有什么
　　必要。然而為什么很多人深充放以后 Battery Information 里標(biāo)示容量會發(fā)生改變呢 ? 后
　　面將會提到。

　　鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，
　　存有容量、溫度、 ID 、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會逐漸變化。我個
　　人認(rèn)為，使用說明中的“使用一個月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正
　　這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?，使得電池的充電控制和?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況。

　　充電控制芯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，恒流快
　　充階段（電池指示燈呈黃色時(shí)）和恒壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍。恒流快充
　　階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，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(tǒng)計(jì)芯片通過記錄放電曲線（電壓，電流，時(shí)間）可以抽樣計(jì)算出電池的電量，這
　　就是我們在 Battery Information 里讀到的 wh. 值。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲
　　線是會改變的，如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個放電曲線，其計(jì)算出來的電量也
　　就是不準(zhǔn)確的。所以我們需要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片。

　　最后我對電池的保養(yǎng)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(shí)間可做一次保護(hù)電路控制下的深充放以修正電池的電量統(tǒng)計(jì)，但這不會提高
　　你電池的實(shí)際容量。

　　3. 長期不用的電池，應(yīng)放在陰涼的地方以減弱其內(nèi)部自身鈍化反應(yīng)的速度。

　　4. 保護(hù)電路也無力監(jiān)控電池的自放電，長期不用的電池，應(yīng)充入一定的電量以防電池
　　在存貯中自放電過量導(dǎo)致過度放電的損壞。

　　其實(shí)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制造中的個體差異，而不是使用方法。選擇具有良好
　　口碑的手機(jī)品牌，無疑是日后電池使用長壽命的保障之一。

　　由于現(xiàn)在絕大多數(shù)電子產(chǎn)品，如數(shù)碼相機(jī)、移動電話、手提電腦等都采用的是鋰電池，所以筆者作重講解一下此類電池的原理。目前筆記本的主流電池都是采用的，而最普遍采用的是是鋰離子(Li-ion)電池。原因是鋰電（Li）在使用的同時(shí)比較危險(xiǎn)，我們都知道鋰是比較活躍的金屬元素，使用時(shí)不太安全，經(jīng)常會有在充電時(shí)出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況出現(xiàn)。而鋰離子電池（Li-ion）加入了能抑制鋰元素活躍的成份，它是鋰電池的替代產(chǎn)品，它的陽極采用能吸藏鋰離子的碳極，放電時(shí)，鋰變成鋰離子，脫離電池陽極，到達(dá)鋰離子電池陰極。充電時(shí)，陰極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向陽極運(yùn)動與電子合成鋰原子。放電時(shí)，鋰原子從石墨晶體內(nèi)陽極表面電離成鋰離子和電子，并在陰極處合成鋰原子。所以，在該電池中鋰永遠(yuǎn)以鋰離子的形態(tài)出現(xiàn)，不會以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)，當(dāng)然也就不會出現(xiàn)燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。鋰離子在陽極和陰極之間移動，電極本身不發(fā)生變化。這是鋰離子電池與鋰電池本質(zhì)上的差別。從而使鋰電真正達(dá)到了安全、高效、方便，而老的鋰電也隨之淘汰了。區(qū)分它們的方法也相當(dāng)簡單：從電池的標(biāo)識上就能識別，鋰電的標(biāo)識為Li，而鋰離子電池為Li-ion?，F(xiàn)在，筆記本和手機(jī)使用的所謂鋰電，其實(shí)就是鋰離子電池。
　　鋰離子電池有著其他電池所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高；體積小、重量輕、能量高；安全快速充電；允許溫度范圍寬；放電電流小、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等等，這些決定了它在筆記本電池中的主流地位。
　　當(dāng)然鋰離子電池也有自身的不足，那便是價(jià)格高、充電次數(shù)少也不能快速充電、與干電池?zé)o互換性、工作電壓變化大、放電速率大，容量下降快，無法大電流放電。
　　所以對于目前的電池來說，并不能找到一類十全十美的解決方法，就算鋰離子電池只能是相對來說它的固有一些優(yōu)點(diǎn)更有利于移動罷了。

　　關(guān)于鋰電池的使用，簡單的講三方面：

　　首先，鋰電池不需要超常時(shí)間充電來激活，你也做不到，充電電路本來就有保護(hù)，插上也沒用的

　　其次，對鋰電池的激活（其實(shí)是校正充電曲線）一般出現(xiàn)在首次使用，長時(shí)間放置未用，或者頻繁即充即用一段時(shí)間后，方法就是一次完全的充放電，之后電池就可以即用即充，只有在長時(shí)間使用后才需要再次進(jìn)行再次完全充放電重新校正

　　最后，鋰電池的壽命主要體現(xiàn)在充放電周期上，這個周期是一個絕對概念，舉例如果你上次使用了30％電力，充滿電，下次又使用了70％的電力，又充滿電，這個剛好是一個充電周期，而不是兩個，所以那些喜歡把電池使用盡再充電的玩家自己合計(jì)吧，這樣做實(shí)際上加速了電池壽命的終結(jié)

　　詳細(xì)介紹和圖片說明請閱讀全文。。。


　　解釋充電周期：

　　一些誤解的來源

　　每次用盡電池再充電這個是從古老的NICD電池而來的，這種鎳鎘電池有記憶效應(yīng)，如果不放盡電量，電池會隨使用次數(shù)的增加而呈現(xiàn)出電量愈來愈少的狀態(tài)
　　后來的NIMH電池，其實(shí)已經(jīng)沒有明顯的記憶效應(yīng)，但是仍然需要經(jīng)常的徹底充放電來保持其正常的電量顯示，這就是某些日本鎳氫充電器提供refresh功能的原理
　　而鋰電池則基本上沒有記憶效應(yīng)，當(dāng)然長時(shí)間使用后充電曲線還是會有略微失準(zhǔn)，蘋果提供了一個簡單的ical提示你定時(shí)為電池進(jìn)行充放電校正，但是頻率不需要很高。
　　關(guān)于激活，剛出廠的鋰電池需要在若干次使用后才能達(dá)到最佳狀態(tài)，這個沒錯，但是使用10幾個小時(shí)的激活是絕對沒有必要的（也是沒有意義的）現(xiàn)在的充電電路都考慮的用戶使用的方便，電池充滿后會自動切斷充電電路，這樣你才能安心睡覺不是，這個時(shí)候插不插上電源其實(shí)已經(jīng)沒有區(qū)別了
　　談到充電10幾個小時(shí)的習(xí)慣，這個還是要從古老的nicd或者nimh等電池的慢充模式說起，由于原先電池充電電路設(shè)計(jì)上的落后，一般為了保持電池溫度的正常和防止電池受損，都使用的小電流緩慢充電的方式，而且這種電路一般情況下都沒有準(zhǔn)確的電量判斷功能，所以都是建議用戶充電14－16個小時(shí)這樣，看看，其誤差一般都在2，3個小時(shí)，如果充電流過大，過充后將對電池造成嚴(yán)重的傷害
　　而后來的針對nimh和現(xiàn)在鋰電池的快速充電電路，已經(jīng)有了很好的電量檢測功能，就可以使用脈沖式的大電流快速充電，且還能維持電池在正常的溫度范圍內(nèi)，而到接近電量快滿的時(shí)候，為了防止過充，電路會從高電流脈沖轉(zhuǎn)換為一種逐漸縮小的涓流充電，這樣即使?jié)M電檢測有部分偏差，由于越接近滿電電流越小，在最后時(shí)刻的充電電流已經(jīng)接近0，對電池沒有什么損害了，這就是為什么看到鋰電池前80％充電1個小時(shí)就可以完成，而充滿最后20％的電卻要4個小時(shí)的原因。