西部手机之家--专家谈手机锂电池知识以及该如何保养

我们爱机的锂电池究竟要如何保养才算正确？这个问题一直困扰着很多手机的忠实用户，包括我。在查阅了一些资料之后，不久前有机会咨询了一位电化学专业的在读博士和国内某知名电池研究所的副所长。现将最近获得的一些相关知识和心得写出来，以飨诸位读者。
　　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。 ***%{0C$U6G9GRw

　　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。

　　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，使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”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。

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　　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：

　　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。

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　　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手机品牌，无疑是日后电池使用长寿命的保障之一。

　　电池记忆效应是指电池的可逆失效，即电池失效后可重新回复的性能。记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后，自动保持这一特定的倾向。这个最早定义在镍镉电池，镍镉的袋式电池不存在记忆效应，烧结式电池有记忆效应。而现在的镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束。因为现代镍镉电池工艺的改进，上述的记忆效应已经大幅度的降低，而另外一种现象替换了这个定义，就是镍基电池的"晶格化"，通常情况，镍镉电池受这两种效应的综合影响，而镍氢电池则只受"晶格化"记忆效应的影响，而且影响较镍镉电池的为小。在实际应用中，消除记忆效应的方法有严格的规范和一个操作流程。操作不当会适得其反。

　对于镍镉电池，正常的维护是定期深放电:平均每使用一个月(或30次循环)进行一次深放电(放电到1。0v/每节，老外称之为exercise)，平常使用是尽量用光电池或用到关机等手段可以缓解记忆效应的形成，但这个不是exercise，因为仪器(如手机)是不会用到1。0v/每节才关机的，必须要专门的设备或线路来完成这项工作，幸好许多镍氢电池的充电器都带有这个功能。对于长期没有进行exercise的镍镉电池，会因为记忆效应的累计，无法用exercise 进行容量回复，这时则需要更深的放电(老外称recondition)，这是一种用很小的电流长时间对电池放电到0。4v每节的一个过程，需要专业的设备进行。对于镍氢电池，exercise进行的频率大概每三个月一次即可有效的缓解记忆效应。因为镍氢电池的循环寿命远远低于镍镉电池，几乎用不到recondition这个方法。

▲建议1:每次充电以前对电池放电是没有必要，而且是有害的，因为电池的使用寿命无谓的减短了。

▲建议2:用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的，电流没法控制，容易过放到0v，甚至导致串联电池组的电池极性反转。

２．电池需要激活吗

回答是电池需要激活，但这不是用户的要做的事。我参观过锂离子电池的生产厂，锂离子电池在出厂以前要经过如下过程:
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　　锂离子电池壳灌输电解液---封口----化成，就是恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液，充分活化，以容量达到要求为止，这个就是激活过程---分容，就是测试电池的容量选取不同性能(容量)的电池进行归类，划分电池的等级，进行容量匹配等。这样出来的锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。

　　我们大家常用的镍镉电池和镍氢电池也是如此化成激活以后才出厂的。其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，这个工序也只可能有电芯生产厂家来完成了。

　　这里存在一个问题，就是电池厂出厂的电池到用户手上，这个时间有时会很长，短则1个月，长则半年，这个时候，因为电池电极材料会钝化，所以厂家建议初次使用的电池最好进行3~5次完全充放过程，以便消除电极材料的钝化，达到最大容量。

　在2001年颁布的三个关于镍氢。镍镉和锂离子电池的国标中，其初始容量的检测均有明确规定，对电池可以进行5次深充深放，当有一次符合规定时，试验即可停止。

★那么称之为"第二次激活"也是可以的，用户初次使用的"新"电池尽量进行几次深充放循环。

●然而据我的测试(针对锂离子电池)，存储期在1~3个月之内的锂离子电池，对它进行深充深放的循环处理，其容量提高现象几乎不存在。
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前三次要充12小时吗
　
这个问题是紧扣上面的电池激活问题的，姑且设出厂的电池到用户手上有电极钝化现象，为了激活电池进行深充深放电循环3次。其实这个问题转化为深充是不是就是要充12个小时的问题。

　　★★★答案是不需要充１２小时。