【科普小常識】遠離誤區(qū)，正確使用鋰電池

jhddxb · 發(fā)表于 2017-1-22 16:12

在大家的印象中，鋰電池比較嬌貴，需要好好保養(yǎng)，很多朋友也著實下了一番工夫，希望電池能夠長期健康地為我們服役。為什么往往事與愿違呢？只要購買正規(guī)渠道產(chǎn)品，正常使用，電池絕不會辜負我們的期望，更不會一不高興就“自爆”與我們同歸于盡。一般情況下，電池壞掉或電量總不足的問題，多是由于我們的使用、保養(yǎng)習慣存在問題，只需一點點小的改變，你的生活就會更輕松了。
● 需要改變的壞習慣
從鎳鎘、鎳氫，到如今的鋰電池，它們的結構與原理都發(fā)生了本質(zhì)上的變化，之前流傳下來的使用習慣與經(jīng)驗難免過時，我們不應該再用之前的方法使用鋰電池，下面幾個常見的壞習慣中，我們有則改之無則加勉。
（1）電池怕熱又怕冷
很多人喜歡把手機放在私家車里任其暴曬，或為手機套上厚厚的“衣服”，這些習慣都會損害手機電池的壽命。鋰離子在電解液和電極片中的遷移速率與溫度密切相關，溫度的上下波動會顯著的影響鋰電池的技術性能（圖8）。鋰電池的正常使用溫度為-20℃～+55℃。當溫度降到低于-20℃時，電池中的電解液會凝固，電池的內(nèi)阻會變得無窮大，電池將無法使用。當溫度升高到超過+55℃時，電解液會發(fā)生副反應產(chǎn)生大量氣體，電極片中的樹脂粘接劑也會變質(zhì)，導致整個電池逐漸老化和衰退，甚至會在短期內(nèi)失效。
還需要特別注意的是，我們在數(shù)碼產(chǎn)品中使用的鋰電池工作溫度一般限制在0℃～40℃，智能手機、數(shù)碼相機中的鋰電池，工作溫度最好在5℃～35℃，過高或過低的溫度都會使電芯內(nèi)部無法發(fā)揮最佳狀態(tài)，電量將會不斷減少，供電時間不像平時那樣長，低溫狀態(tài)下或許還會無法充電。

圖08：電池的狀態(tài)與使用溫度息息相關
（2）無需深度充放電
數(shù)碼產(chǎn)品的說明書上，廠家都會注明鋰電池的循環(huán)充放電次數(shù)，一般是幾百次。然而很多人誤解了它的含義，認為無論用了多少電量，只要插拔一次充電器就會消耗一次電池壽命，每次都要把電量用盡才肯充電。其實鋰電池的一次循環(huán)充電，指的是完整一次充放電過程，我們?nèi)绻麅H使用10%電量就去充電，不會有任何不良影響，反而會延遲電池的使用壽命，避免過度放電影響電池壽命。
值得注意的是，循環(huán)充放電次數(shù)就算到達廠家給定的數(shù)值也不意味電池就會損壞，這個數(shù)值只是檢測電池狀態(tài)的一個手段，我們沒必要糾結于數(shù)字。還有人做過實驗，將標準的4.2V充電電壓改為4.1V，對同一型號電池進行循環(huán)充放電測試，最后得到的結果是充放電壽命可以提高60%，換做3.9V進行測試，循環(huán)次數(shù)可以增加數(shù)倍，因此若要延遲使用壽命，正確的作法應該是“緩充”，不是“深充”。
（3）買來就要用
鋰電池價格不低，遇到打折時需不需要買上幾塊備著呢？這顯然是不可取的，因為首先鋰電池會自動放電，每個月的自放電率約為2%，長時間放置不使用，電池就會因過放而損壞，要是你有很多數(shù)碼產(chǎn)品，別忘了隔幾個月就給它們充一次電，保持40%的電量即可（圖9）。很容易被人忽略的是，鋰電池是一種易產(chǎn)生自我損耗的產(chǎn)品，隨著時間的推移，電池的容量會隨著時間推移出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的物理性衰減，從你買到手的那一天開始，不管是否使用它都在產(chǎn)生損耗，甚至有的產(chǎn)品一年就達到了10%！這也提醒我們，購買電池時一定要看看出廠日期，陳年舊貨最好不要購買。

圖09：40%是常見鋰離子電池快速自放電和慢速自放電的一個轉(zhuǎn)折點，因此更適于長時間存放使用
（4）別用奇怪的充電器
鴨蛋形的手機旅行充電器，十幾元的座充都很常見，它們使用方便，充電速度要還比手機自帶充電器更快。但這些充電器沒有嚴謹?shù)碾娐吩O計（圖10），對所有類型的電池一視同仁。按正規(guī)的充電流程，鋰電池充電器首先要以恒定電流進行充電，待快充滿時轉(zhuǎn)換為恒定電壓，電流逐漸減小，持續(xù)一段時間后將電池充滿。而劣質(zhì)充電器使用恒定電流方式，鋰電池充滿后仍然繼續(xù)嘗試充電，如果電池內(nèi)的保護電路失效，鋰電池就有可能鼓脹、漏液，甚至起火爆炸。
電池安全十分重要，我們應選擇大品牌的充電器，經(jīng)過廠商認證授權或口碑出眾的產(chǎn)品都十分可靠，在做工或保護電路上都與一般產(chǎn)品有明顯不同。

圖10：一款低價旅行充電器的內(nèi)部線路及其簡單，缺少保護設計，為了避免出現(xiàn)故障，我們要盡量少用這類充電器
● 我們本應更輕松
杜絕上面提到的有害使用方法，按規(guī)則合理使用，可以讓鋰電池擁有更長的壽命，不過用戶間還流傳一些不靠譜的“使用技巧”，它們對鋰電池壽命沒有多少好處，反而會讓生活變得更麻煩，下面列舉幾條，如果你的朋友和家人也有這樣的習慣，告訴他們不必再浪費時間啦！
（1）無需“激活”鋰電池
購買了新手機，很多人特意要讓鋰電池的前3次充電過程超過12小時，讓電池中的化學物質(zhì)充分反應、磨合，以達到獲取最大電池電量的目的，這個過程被稱為“激活”。
這是個流傳最廣的誤區(qū)，因為鋰電池根本不需要“激活”，鋰電池在裝配完畢離開生產(chǎn)線后，必須經(jīng)過一道被稱作“化成”的工序（圖11）?；啥质菑挠⑽膯卧~“Formation”翻譯得來，意思是形成保護膜。化成可以提高電池安全性，因為許多鋰電池的負電極成分主要是石墨，導電率很高，即使正負電極間有隔膜絕緣，石墨仍有可能刺透隔膜造成短路。因此產(chǎn)品到達消費者手中前，必須在石墨表面通過化學方法形成一層絕緣保護膜，可以使電池的安全性能大大提高?；蛇^程中，工廠還會根據(jù)電芯的表現(xiàn)進行挑選，區(qū)分出不同等級的產(chǎn)品。經(jīng)過化成工序，鋰電池已完全處于最佳狀態(tài)，等同于完成了激活（圖12），用戶拿到電池后直接使用即可，有些廠商的說明書中會建議大家先充電再使用，更多的是考慮到電池中只充了一半的電量（原因見上文），怕用戶直接使用，待機時間過短造成困擾。

圖11：成工序?qū)Ｓ脺y試系統(tǒng)

圖12：合格鋰電池出廠前都要經(jīng)過專業(yè)設備的“激活”
（2）別迷信“涓流充電”
“涓流充電”是鎳鎘、鎳氫電池時代用戶遺留的習慣，是指當充電器顯示充滿后，繼續(xù)充電一小時以抵消內(nèi)阻的干擾，把電池徹底充滿。這種方式理論上也適用于鋰電池，許多號稱能保養(yǎng)電池的軟件也會鼓勵用戶這么做。
可仔細一想，你就會發(fā)現(xiàn)對鋰電池采用“涓流充電”沒什么必要，因為根據(jù)充電器控制芯片的不同，檢測到電池已充滿電后，多數(shù)會自動斷開停止充電，少部分會進入放電流程。所以在我們額外充電的時間里，其實沒做任何有用功，還有可能降低電池的壽命。相反，一旦充電器質(zhì)量不佳（如低價旅行充電器），電壓將會不穩(wěn)定，容易超過4.2V導致過充。
【小提示】：有很多朋友迷信“涓流充電”導致電池膨脹（圖13），我們該怎么辦呢？最好的解決方法自然更換新電池，但要是你急著使用，可待電池冷卻后，找到電池的空隙，在電池背面靠近充電電極的位置用針戳個小洞，放出里面的空氣就行了。但是我們必須要注意，首先一定要在電池冷卻后再進行放氣，否則會出現(xiàn)危險，甚至可能造成燃燒；其次如果不僅泄出氣體，還有其他液體等漏出，那么只能馬上放棄這塊電池，不要嘗試使用；第三漏氣后的電池有一定的危險性，壽命也會快速縮減，所以緊急使用一次后必須要更換，不要再次充電和重復使用了。

圖13：左側(cè)電池就被充得鼓了起來，不放氣沒法塞回手機
（3）夜里充電更危險？
盡量不夜間給鋰電池充電，似乎已是不少玩家的共識，這種觀念最早或許來源于基本的防火意識，畢竟深夜我們都在睡覺，電池萬一爆炸引起火災可不是鬧著玩的。也有的人認為是因夜間電壓不穩(wěn)，電池過充所致，但這并非主要原因，因為充電器除了變壓作用之外，還會起到穩(wěn)壓作用，就算老城區(qū)夜間電壓有一定波動，也會被電源適配器緩沖從而得到解決。我們沒必要擔心因電壓引起的充電故障，只要確保使用正規(guī)的充電器，不要一邊充電一邊執(zhí)行高負載任務即可，尤其玩完游戲應該退出或轉(zhuǎn)入后臺，避免由于過熱引發(fā)故障。
夜間充電不像傳說中那樣危險，要是你實在擔心安全，可以在睡前1～3小時充電，睡覺時拔掉充電器，對一般人來說，此時手機已充的電量其實足夠第二天使用了，如夜間沒有特殊需求，建議大家更改為“飛行模式”，不進行無線連接的手機和平板電腦耗電量會大大降低。另外因為充電時難免產(chǎn)生一定的熱量和升溫，所以還是應該養(yǎng)成一些好的條件，例如別把正在充電的手機放在被子或其他保溫材料中，也不要在充電器和手機周圍堆放易燃物等
（4）充電器不能混用？
由于目前家庭中的數(shù)碼設備已經(jīng)很多，且充電接口基本統(tǒng)一，但各種不同的充電器充電電流差別也比較大，從500mA到2A都有，有些人甚至一些廠商都會特別強調(diào)一定要使用原配充電器，不能隨便拿起就用，否則會造成危險，這是真的嗎？
同接口不同電流的典型之一是蘋果iPhone和iPad，iPhone的充電器規(guī)格是5V/1A，iPad的充電器規(guī)格是5V/2.1A，電壓相同但是電流足足差了一倍多，但實驗證明，不同iOS設備的充電器可以混用，絕不會造成過充或損壞充電器的情況。蘋果官方網(wǎng)站也寫得清楚：“iPad USB電源適配器是一個10W的充電器。雖然此iPad 10W USB電源適配器設計為供iPad使用，但是您仍可通過其對所有iPhone和iPod機型充電?！?/font>
蘋果在設計產(chǎn)品時，在針腳上進行了分類設計，電源適配器可以獲知接入設備的種類，也就能對負載做出調(diào)整。iPad充電器的最大輸出電流是2.1A，負載需要多大的電流，它就會在力所能及的范圍內(nèi)提供相應的電流，所以接入iPhone時會提供1A電流，接入iPad時就自動變?yōu)?.1A，不會有一丁點危險。而用iPhone充電器為iPad充電時，由于充電器最大電流是1A，所以iPad的充電時間就會延長。
盡管Android設備品牌眾多，也沒有形成統(tǒng)一的充電標準，但正規(guī)廠商的手機充電部分和充電器也都內(nèi)置了不少識別和安全措施，一些快充方案也都有自己的識別模塊，例如使用一些最高9V/2A的快速充電器（圖14）給非原配手機充電時，因為沒有檢測到相應的充電模塊，快速充電器并不會強行以高電壓高電流充電，而是以更常見的5V/2A或者1A、500mA標準充電，這一標準其實和PC的USB接口電流一樣，當然不會對數(shù)碼設備產(chǎn)生不良影響和危險，否則這一數(shù)碼設備連接PC都會有問題，顯然是自身設計存在很大的缺陷。

總結
盡管我們不斷聽到各種超級電池、新型電池、新型儲能設備的新聞，但在未來很長一段時間里，鋰電池都是無可替代的，上游電池廠商會不斷追求電池續(xù)航能力與安全性，價格也會隨著我國電池行業(yè)的發(fā)展而更平易近人，鋰電池安全性會是經(jīng)久不衰的話題。本次我們簡單介紹了一些鋰電池的原理和注意事項，希望大家能更安全地使用數(shù)碼產(chǎn)品，不因個別事件而懼怕鋰電池。

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注：本帖轉(zhuǎn)自網(wǎng)絡，版權歸原作者所有！

人見百態(tài) · 發(fā)表于 2017-1-22 16:23

這個不錯感謝樓主的分享！

TmbWk128 · 發(fā)表于 2017-1-23 00:50

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