【科普小常識(shí)】遠(yuǎn)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(shí)下了一番工夫，希望電池能夠長(zhǎng)期健康地為我們服役。為什么往往事與愿違呢？只要購(gòu)買正規(guī)渠道產(chǎn)品，正常使用，電池絕不會(huì)辜負(fù)我們的期望，更不會(huì)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(wèn)題，多是由于我們的使用、保養(yǎng)習(xí)慣存在問(wèn)題，只需一點(diǎn)點(diǎn)小的改變，你的生活就會(huì)更輕松了。
● 需要改變的壞習(xí)慣
從鎳鎘、鎳氫，到如今的鋰電池，它們的結(jié)構(gòu)與原理都發(fā)生了本質(zhì)上的變化，之前流傳下來(lái)的使用習(xí)慣與經(jīng)驗(yàn)難免過(guò)時(shí)，我們不應(yīng)該再用之前的方法使用鋰電池，下面幾個(gè)常見(jiàn)的壞習(xí)慣中，我們有則改之無(wú)則加勉。
（1）電池怕熱又怕冷
很多人喜歡把手機(jī)放在私家車?yán)锶纹浔?，或?yàn)槭謾C(jī)套上厚厚的“衣服”，這些習(xí)慣都會(huì)損害手機(jī)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(guān)，溫度的上下波動(dòng)會(huì)顯著的影響鋰電池的技術(shù)性能（圖8）。鋰電池的正常使用溫度為-20℃～+55℃。當(dāng)溫度降到低于-20℃時(shí)，電池中的電解液會(huì)凝固，電池的內(nèi)阻會(huì)變得無(wú)窮大，電池將無(wú)法使用。當(dāng)溫度升高到超過(guò)+55℃時(shí)，電解液會(huì)發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，電極片中的樹脂粘接劑也會(huì)變質(zhì)，導(dǎo)致整個(gè)電池逐漸老化和衰退，甚至?xí)诙唐趦?nèi)失效。
還需要特別注意的是，我們?cè)跀?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(jī)、數(shù)碼相機(jī)中的鋰電池，工作溫度最好在5℃～35℃，過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)使電芯內(nèi)部無(wú)法發(fā)揮最佳狀態(tài)，電量將會(huì)不斷減少，供電時(shí)間不像平時(shí)那樣長(zhǎng)，低溫狀態(tài)下或許還會(huì)無(wú)法充電。

圖08：電池的狀態(tài)與使用溫度息息相關(guān)
（2）無(wú)需深度充放電
數(shù)碼產(chǎn)品的說(shuō)明書上，廠家都會(huì)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(rèn)為無(wú)論用了多少電量，只要插拔一次充電器就會(huì)消耗一次電池壽命，每次都要把電量用盡才肯充電。其實(shí)鋰電池的一次循環(huán)充電，指的是完整一次充放電過(guò)程，我們?nèi)绻麅H使用10%電量就去充電，不會(huì)有任何不良影響，反而會(huì)延遲電池的使用壽命，避免過(guò)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(dá)廠家給定的數(shù)值也不意味電池就會(huì)損壞，這個(gè)數(shù)值只是檢測(cè)電池狀態(tài)的一個(gè)手段，我們沒(méi)必要糾結(jié)于數(shù)字。還有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，將標(biāo)準(zhǔn)的4.2V充電電壓改為4.1V，對(duì)同一型號(hào)電池進(jìn)行循環(huán)充放電測(cè)試，最后得到的結(jié)果是充放電壽命可以提高60%，換做3.9V進(jìn)行測(cè)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(yīng)該是“緩充”，不是“深充”。
（3）買來(lái)就要用
鋰電池價(jià)格不低，遇到打折時(shí)需不需要買上幾塊備著呢？這顯然是不可取的，因?yàn)槭紫蠕囯姵貢?huì)自動(dòng)放電，每個(gè)月的自放電率約為2%，長(zhǎng)時(shí)間放置不使用，電池就會(huì)因過(guò)放而損壞，要是你有很多數(shù)碼產(chǎn)品，別忘了隔幾個(gè)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(shí)間的推移，電池的容量會(huì)隨著時(shí)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(dá)到了10%！這也提醒我們，購(gòu)買電池時(shí)一定要看看出廠日期，陳年舊貨最好不要購(gòu)買。

圖09：40%是常見(jiàn)鋰離子電池快速自放電和慢速自放電的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因此更適于長(zhǎng)時(shí)間存放使用
（4）別用奇怪的充電器
鴨蛋形的手機(jī)旅行充電器，十幾元的座充都很常見(jiàn)，它們使用方便，充電速度要還比手機(jī)自帶充電器更快。但這些充電器沒(méi)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)（圖10），對(duì)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(jìn)行充電，待快充滿時(shí)轉(zhuǎn)換為恒定電壓，電流逐漸減小，持續(xù)一段時(shí)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(hù)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(yīng)選擇大品牌的充電器，經(jīng)過(guò)廠商認(rèn)證授權(quán)或口碑出眾的產(chǎn)品都十分可靠，在做工或保護(hù)電路上都與一般產(chǎn)品有明顯不同。

圖10：一款低價(jià)旅行充電器的內(nèi)部線路及其簡(jiǎn)單，缺少保護(hù)設(shè)計(jì)，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(yīng)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?fù)碛懈L(zhǎng)的壽命，不過(guò)用戶間還流傳一些不靠譜的“使用技巧”，它們對(duì)鋰電池壽命沒(méi)有多少好處，反而會(huì)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(xí)慣，告訴他們不必再浪費(fèi)時(shí)間啦！
（1）無(wú)需“激活”鋰電池
購(gòu)買了新手機(jī)，很多人特意要讓鋰電池的前3次充電過(guò)程超過(guò)12小時(shí)，讓電池中的化學(xué)物質(zhì)充分反應(yīng)、磨合，以達(dá)到獲取最大電池電量的目的，這個(gè)過(guò)程被稱為“激活”。
這是個(gè)流傳最廣的誤區(qū)，因?yàn)殇囯姵馗静恍枰凹せ睢?，鋰電池在裝配完畢離開生產(chǎn)線后，必須經(jīng)過(guò)一道被稱作“化成”的工序（圖11）?；啥质菑挠⑽膯卧~“Formation”翻譯得來(lái)，意思是形成保護(hù)膜?；煽梢蕴岣唠姵匕踩裕?yàn)樵S多鋰電池的負(fù)電極成分主要是石墨，導(dǎo)電率很高，即使正負(fù)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(dá)消費(fèi)者手中前，必須在石墨表面通過(guò)化學(xué)方法形成一層絕緣保護(hù)膜，可以使電池的安全性能大大提高?；蛇^(guò)程中，工廠還會(huì)根據(jù)電芯的表現(xiàn)進(jìn)行挑選，區(qū)分出不同等級(jí)的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)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(shuō)明書中會(huì)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(jiàn)上文），怕用戶直接使用，待機(jī)時(shí)間過(guò)短造成困擾。

圖11：成工序?qū)Ｓ脺y(cè)試系統(tǒng)

圖12：合格鋰電池出廠前都要經(jīng)過(guò)專業(yè)設(shè)備的“激活”
（2）別迷信“涓流充電”
“涓流充電”是鎳鎘、鎳氫電池時(shí)代用戶遺留的習(xí)慣，是指當(dāng)充電器顯示充滿后，繼續(xù)充電一小時(shí)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(hào)稱能保養(yǎng)電池的軟件也會(huì)鼓勵(lì)用戶這么做。
可仔細(xì)一想，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)鋰電池采用“涓流充電”沒(méi)什么必要，因?yàn)楦鶕?jù)充電器控制芯片的不同，檢測(cè)到電池已充滿電后，多數(shù)會(huì)自動(dòng)斷開停止充電，少部分會(huì)進(jìn)入放電流程。所以在我們額外充電的時(shí)間里，其實(shí)沒(méi)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(jià)旅行充電器），電壓將會(huì)不穩(wěn)定，容易超過(guò)4.2V導(dǎo)致過(guò)充。
【小提示】：有很多朋友迷信“涓流充電”導(dǎo)致電池膨脹（圖13），我們?cè)撛趺崔k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(gè)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(jìn)行放氣，否則會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，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(xiǎn)性，壽命也會(huì)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(fù)使用了。

圖13：左側(cè)電池就被充得鼓了起來(lái)，不放氣沒(méi)法塞回手機(jī)
（3）夜里充電更危險(xiǎn)？
盡量不夜間給鋰電池充電，似乎已是不少玩家的共識(shí)，這種觀念最早或許來(lái)源于基本的防火意識(shí)，畢竟深夜我們都在睡覺(jué)，電池萬(wàn)一爆炸引起火災(zāi)可不是鬧著玩的。也有的人認(rèn)為是因夜間電壓不穩(wěn)，電池過(guò)充所致，但這并非主要原因，因?yàn)槌潆娖鞒俗儔鹤饔弥?，還會(huì)起到穩(wěn)壓作用，就算老城區(qū)夜間電壓有一定波動(dòng)，也會(huì)被電源適配器緩沖從而得到解決。我們沒(méi)必要擔(dān)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(fù)載任務(wù)即可，尤其玩完游戲應(yīng)該退出或轉(zhuǎn)入后臺(tái)，避免由于過(guò)熱引發(fā)故障。
夜間充電不像傳說(shuō)中那樣危險(xiǎn)，要是你實(shí)在擔(dān)心安全，可以在睡前1～3小時(shí)充電，睡覺(jué)時(shí)拔掉充電器，對(duì)一般人來(lái)說(shuō)，此時(shí)手機(jī)已充的電量其實(shí)足夠第二天使用了，如夜間沒(méi)有特殊需求，建議大家更改為“飛行模式”，不進(jìn)行無(wú)線連接的手機(jī)和平板電腦耗電量會(huì)大大降低。另外因?yàn)槌潆姇r(shí)難免產(chǎn)生一定的熱量和升溫，所以還是應(yīng)該養(yǎng)成一些好的條件，例如別把正在充電的手機(jī)放在被子或其他保溫材料中，也不要在充電器和手機(jī)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(shè)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(huì)特別強(qiáng)調(diào)一定要使用原配充電器，不能隨便拿起就用，否則會(huì)造成危險(xiǎn)，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(shí)驗(yàn)證明，不同iOS設(shè)備的充電器可以混用，絕不會(huì)造成過(guò)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(gè)10W的充電器。雖然此iPad 10W USB電源適配器設(shè)計(jì)為供iPad使用，但是您仍可通過(guò)其對(duì)所有iPhone和iPod機(jī)型充電?！?/font>
蘋果在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，在針腳上進(jìn)行了分類設(shè)計(jì)，電源適配器可以獲知接入設(shè)備的種類，也就能對(duì)負(fù)載做出調(diào)整。iPad充電器的最大輸出電流是2.1A，負(fù)載需要多大的電流，它就會(huì)在力所能及的范圍內(nèi)提供相應(yīng)的電流，所以接入iPhone時(shí)會(huì)提供1A電流，接入iPad時(shí)就自動(dòng)變?yōu)?.1A，不會(huì)有一丁點(diǎn)危險(xiǎn)。而用iPhone充電器為iPad充電時(shí)，由于充電器最大電流是1A，所以iPad的充電時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)。
盡管Android設(shè)備品牌眾多，也沒(méi)有形成統(tǒng)一的充電標(biāo)準(zhǔn)，但正規(guī)廠商的手機(jī)充電部分和充電器也都內(nèi)置了不少識(shí)別和安全措施，一些快充方案也都有自己的識(shí)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(jī)充電時(shí)，因?yàn)闆](méi)有檢測(cè)到相應(yīng)的充電模塊，快速充電器并不會(huì)強(qiáng)行以高電壓高電流充電，而是以更常見(jiàn)的5V/2A或者1A、500mA標(biāo)準(zhǔn)充電，這一標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)和PC的USB接口電流一樣，當(dāng)然不會(huì)對(duì)數(shù)碼設(shè)備產(chǎn)生不良影響和危險(xiǎn)，否則這一數(shù)碼設(shè)備連接PC都會(huì)有問(wèn)題，顯然是自身設(shè)計(jì)存在很大的缺陷。

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

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人見(jiàn)百態(tài) · 發(fā)表于 2017-1-22 16:23

這個(gè)不錯(cuò) 感謝樓主的分享！

TmbWk128 · 發(fā)表于 2017-1-23 00:50

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