锂电池为什么会发热、燃烧呢?手机锂电池正确充电方法

锂离子电池的使用,注意三点:

        1、如何为新电池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。

        此外,锂电池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。此外在对某些机器上,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因为充放电的次数是有限的,所以应该将锂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。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“尽量把机器的电池的电量用完,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。曾经有人因为机器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。结果这个例子中的机器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、对锂电池的正确做法归结起来,对锂电池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、当出现机器电量过低提示时,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,在机器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。

        4、使用锂电池注意防火有许多人或许是从手机才开始熟悉锂电池的。其实,它在许多家电中都有使用。毋庸置疑,锂电池高效、体轻等等优点正使其迅速地推广应用开来。可是,你是否知道,使用不慎,它也会使你惹“火”上身?锂电池具有体轻、高效、耐低温(-40℃)等优点,0.3mm厚、邮票大小的锂电池可连续使用5年以上,近年来正逐步淘汰现用的碱性干电池和锰电池,广泛应用于许多高档家电和手机中。锂电池不同于现用的锰电池和碱性干电池的氯化锌和氢氧化钾水溶电解液,它使用的是有机溶媒。锂电池正极采用二氧化锰、氟化铅、氯化亚硫等材料。负极采用的锂金属箔同一般电池负极使用的氯化锌相比,离子化倾向强、正负极电压差大,这样提高了锂电池的工作效能。

        但是,锂电池在使用过程中常常会出现发热、燃烧现象,轻者影响主机使用,重者还会烧毁主机引起火灾。据报道,日本近年来已发生多起因锂电池发热燃烧引起的家庭火灾事故。

        那么锂电池为什么会发热、燃烧呢?原来锂电池中的许多材料与水接触后,可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象。锂电池正极的二氧化锰,只沾一小滴水便可出现发热现象。锂电池中的氯化亚硫与水接触后,在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能,几种因素使锂电池成为生活中的“火种”,因此人们在使用锂电池时一定要注意防水、防潮湿。各种主机停用后,应取下锂电池置于干燥、低温处妥善保管,以预防和避免因锂电池使用不当而引起家庭火灾事故的发生。

        为了给设备提供足够的电压,锂电池包通常由多个电池串联而成,但是如果电池之间的容量失配便会影响整个电池包的容量。为此,我们需要对失配的电池进行均衡。本文讨论了电池均衡的概念和一些注意事项。

        锂电池包通常由一个或几个电池组并联,每个电池组由3到4个电池串联构成。这种组合方式能同时满足笔记本电脑、医疗设备、测试仪器及工业应用所需的电压和功率要求。然而,这种应用普遍的配置通常并不能发挥其最大功效,因为如果某个串联电池的容量与其它电池不匹配将会降低整个电池包的容量。

        电池容量的不匹配包括充电状态(SOC)失配和容量/能量(C/E)失配。在两种情况下,电池包的总容量都只能达到最弱电池的容量。在大多数情况下,引起电池失配的原因是工艺控制和检测手段的不完善,而不是锂离子本身的化学属性变化。棱柱形锂电池(LiIonprismaticcell)在生产时需要更强的机械压力,电池之间更容易产生差异。此外,锂离子聚合物电池也会因为采用新的工艺而出现电池之间的差异。

        采用电池均衡处理技术可解决SOC和C/E失配问题,从而改进串联锂电池包的性能。通过在初始调节过程中对电池进行均衡处理可以矫正电池失配问题,此后只需在充电过程中进行均衡即可,而C/E失配则必须在充、放电过程都进行均衡。尽管对于某个电池厂商而言其产品缺陷率可能很低,但为了避免出现电池使用寿命过短的问题,我们仍然有必要提供进一步的质量保证。

电池均衡的定义

        工作电压为6V或以上的便携式设备采用串联电池包供电,这种情况下电池包的总电压为各串联电池电压之和。便携式电脑的电池包通常由三、四个电池串联而成,标称电压为10.8V或14.4V。在大多数此类应用中,单个串联电池包无法提供设备所需能量。目前最大的电池(如18650)可提供2,000mAh(毫安·小时)能量,而电脑需要50-60Whr(5,000-6,000mAh)的能量,因此必须给串联的每个电池并联三个电池。

        电池均衡是指对串联电池包中不同的电池(或电池组)采用差分电流。串联电池包中每个电池的电流通常是一样的,因此必须给电池包增加额外的元件和电路来实现电池均衡。只有当电池包中的电池是串联的,同时串联电池等于或大于三级时才会考虑电池均衡问题。当电池包中所有电池都满足下面两个条件时,便实现了电池均衡:

        1.如果所有电池的容量相同,那么当它们的相对充电状态一样时便实现了电池均衡。SOC通常以当前容量与额定容量的百分比来表示,因此,开路电压(OCV)可作为SOC的一个衡量标准。如果一个不均衡电池包中的所有电池可以通过差分充电达到满容量(均衡点),它们便可以进行正常的充放电而无需任何额外的调整,通常这种调整是一次性的。用户在使用新电池时,通常需要求对电池进行长时间充电,这个过程实际上包括一次完整的放-充电。该过程使负载最小化,并使电池充电时间最长,降低对电池均衡电路的要求。

        2.如果电池的容量不同,当SOC相同时也认为它们是均衡的。但SOC只是一个相对值,每个电池容量的绝对值是不同的。为了使容量不同的电池的SOC相同,每次对串联电池进行充放电时都必须使用差分电流。正常充放电的时间比初次充放电更短,并需要更大的电流。

        当电池包中的电池不均衡时,它的可用容量将减少,串联电池包中容量最低的电池将决定电池包的总容量。在不均衡电池包中,一个或几个电池会在其它电池尚需充电时便已达到最大容量。而在放电时,未完全充电的电池又会比其它电池先放完电,使电池包因电压不足而提前停止供电。

        通常,电池之间容量的差异低于3%。如果串联锂电池包的某个电池不合标准,或者在封装前放置过久,在充满电后电压差可达150mV,从而使电池包的总容量下降13-18%。

SOC均衡处理

        如果电池包中所有电池的容量相同,我们便采用SOC均衡处理。当所有电池的SOC值相同时我们认为电池是均衡的。

        单个电池的充电状态定义为:

        SOC=C/CTOTAL%

        单个电池的容量定义为:

        C=(i×t)mAh

        为了确定某个电池的容量,我们将该电池完全放电然后再充电,并在充电过程中的不同时间进行电流测量,直到达到4.20V的开路电压。最佳性能电池在该状态下的SOC为100%,SOC为50%的OCV电压通常称为VMID,其典型值为3.67V。

        为了给容量不同的电池充电使它们达到同样的SOC,要求一些电池的充/放电量必须比其它电池多,这必须使用差分电流。我们将这个过程称之为容量/能量最大化。

容量/能量最大化

        容量/能量最大化是指将电池包中所有串联电池设置为相同的SOC,即使它们的容量不同。在所有时间内管理SOC,使电池包的输出能量达到最大。为了使输出能量最大化,所有的电池都必须充满电。即,所有电池的SOC必须为100%。如果电池的容量不同,一些电池的充/放电就会比其它电池更多。例如,假设一个电池包有三个串联电池,C1>C2=C3。均衡这个电池包的唯一方法是给容量较高的电池(C1)施加一个差分充电电流。

        在电池包放电时也必须如此,否则当容量最小的电池达到关断电压时,整个电池包便会停止放电,而此时其它电池仍有剩余容量,这样使总容量降低。长此以往,容量最小的电池便会比其它电池性能衰退更快,经过多个充/放电周期后将加速容量损耗。

        通过匹配串联电池的电压,将从高容量电池汲取更多电流。放电时要求通过均衡消耗掉一些额外的电压,在最后当所有电池都达到0SOC时,从电池包中获得的总电能相对于均衡前仍然会增加。

        通常圆柱形锂离子电池(cylindricalcell)的质量控制通常都较好,电池容量差别不超过±3%。输入容量基本上比较精确,差别不超过几个mAs(毫安·秒)。因此,电池容量绝对值也基本准确,SOC的差异在几个百分点以内。

source:http://www.juda.cn/news/74473.html

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