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過度充電對鋰電池到底有沒有損害

鉅大LARGE  |  點擊量:19276次  |  2018年05月01日  

摘要
本文從下一段開始所說的電池都是指筆記本電腦用的鋰電池,也許對手機用的鋰電池也有一定道理(我不是很肯定),但是不是普通照相機上常用的鎳氫電池或是別的什么電池。事實上有證據顯示,深度充放電法對鎳氫電池確實是有效的,而冷凍相當于對電池變相深度充放電,所以也應該是有效的(當然沒幾個人會為了省幾節干電池的錢去冒電池可能爆炸的巨大風險)。但是鋰電池的老化一般都是由于電芯材料崩解造成的,是不可逆的。

  充電時間久和過度充電不是一個概念。過度充電指充電時電壓高于充電截止電壓,一般鋰電池為4.2V。電壓高低決定了電池是否過充,和充電多少時間沒有任何關系。一般由于充電器或者手機內電池管理芯片的原因,到電池正負兩端的最高輸出電壓就是4.2V。就算超過了,還有鋰電池內置的保護板。也就意味著到電芯的電壓絕不會超過4.2V。充再久也不會過充。題主大可以放心得充,這么做不會損壞手機電池。但注意不要插著充電器太久,比如一天兩天。太久的話,一來充電器也是費電的,二來手機會切斷電源,這樣電池的電會被使用掉,這樣可能會再次開始充電,然后充滿,然后再用掉這樣循環,雖然越淺的充放對鋰電池壽命影響小,但一直這樣也是要折壽的。


  鋰電池深充深放,電池的損耗就會越大,鋰電池工作最理想的狀態是淺充淺放,那樣的話電池壽命就越長。據世豹鋰電池工程師介紹:鋰電池充放電在化學上是氧化還原反應,在物理上就是鋰離子做往返運動,所以也成為“搖擺式”電池,在充電時,鋰離子脫出,嵌入負極,如果過量充電,造成正極結構坍塌,負極由于嵌入過量鋰離子,而析出堆積負極表面;在放電時,鋰離子脫出負極,回到正極,如果過量放電,造成負極載流體銅離子析出,跑到負極表面,甚至正極表面,影響正負極活性物質結構而失效。鋰電池充電一般設置為兩個步驟,分為兩個過程,恒流充電過程和恒壓充電過程,其中恒流充電過程占大部分充電時間,恒壓充電是一個涓流充電過程在充電過程中要注意鋰電池過度充電的發生,正規的鋰電池充電器都會根據鋰電池的特性去設定好充電程序,鋰電池組中都帶有保護板,可以防止鋰電池過度充電情況的發生。一、按要求設置鋰電池充電上限鋰電池充電電流及充電電壓是鋰電池充電中最為重要的兩個參數,這不僅關系到鋰電池充電性能還關系到鋰電池的使用安全,大電流或者超過鋰電池充電上限都會影響到鋰電池性能,或者有起火爆炸等危險情況的發生。所以給鋰電池充電時要注意充電電壓及充電電流,也就選好鋰電池充電器,如果單節鋰電池充電電壓為4.2V則多節鋰電池充電電壓=4.2V*鋰電池串聯數二、放電最低電壓2.75V此外,要注意鋰電池放電截止電壓,即鋰電池放電終止電壓,理想的鋰電池放電截止電壓是3.0,但實際使用中的鋰電池放電截止電壓的設置會有所不同,通常比3.0V要低,目的是為了充分利用電池電量,而最常見的是將放電終止電壓設為3.0V。當電池放電至終止電壓時就要給電池充電。


  2017電池行業發展主旋律“三元鋰電池”已成主流“提質降本”是2017年行業發展的主旋律,市場快速向龍頭企業聚集,行業分化現象加劇。材料領域,上游原材料供需失衡導致價格進一步上揚,三元材料高鎳化進程加快,磷酸鐵鋰、隔膜、電解液性能穩步提升;設備領域,企業業績普遍有所提升,同時賬期拉長所帶來的資金短缺風險也在擴大。相較于2016年,2017年我國鋰電池行業市場發生了兩個明顯的變化:第一,在投資擴產、并購重組熱潮下,龍頭企業間的競爭加??;第二,動力電池領域三元鋰電池市場應用將大增。


  今年三元鋰電池在動力電池領域的應用已成為主流。寧德時代、比亞迪、國軒高科等大型磷酸鐵鋰電池企業都開始增加三元鋰電池產能。從各類電池情況來看,2017年前10個月18.1GWh鋰電總裝機量中,三元/錳系電池以9.96GWh占比55.03%,與前9個月的54.49%相比,又有所提升。其中錳酸鋰電池不到0.9GWh,磷酸鐵鋰電池以7.88GWh占比43.51%,與前9個月的44.27%相比,有所下滑。


  從設立雙積分政策,到提升貸款發放比例,再到多個城市正式啟用專用號牌等,新能源汽車行業利好不斷。因此,第三季度以來,我國電動汽車開始逐漸放量回暖,銷量大幅提升,對電池的需求也不斷增加。今年前三季度我國車用動力電池裝機總量為14.75GWh,同比增長24.14%,因此電池企業在收入方面多實現較大增長。目前,新能源汽車搭載最多的電池為三元電池和磷酸鐵鋰電池。受政策影響,作為鋰交易指標的國內碳酸鋰價格在11月中旬漲至每噸15.9萬元,刷新歷史最高。


  1、電池企業在新能源汽車細分市場定位明確,領軍企業接單量明顯增加沃特瑪今年簽署訂單總金額超過103億元,依靠高能量磷酸鐵鋰電池,主攻客車、專用車市場。比克電池接獲河北御捷18650電芯和東風柳汽1000萬顆2000套動力電池包訂單,主攻乘用車市場。還有中小電池企業衡遠新能源獲得浙江吉利15億元訂單,均受到業內關注。2、第三方動力電池PACK領域出現“獨角獸”普萊德2017年1-11月總計獲得46億元訂單。相較于其他第三方PACK企業而言,普萊德讓諸多對手望塵莫及。3、儲能市場升溫今年,中天儲能、南都電源、雙登集團等均接獲訂單。比如中天儲能與協鑫智慧能源簽訂10MWh鋰電儲能項目商務合同。


  最近有個流言,是說快要報廢的鋰電池放到冰箱里冷凍三天,再拿出來就能起死回生,重新恢復使用。真有那么神嗎?


  本文從下一段開始所說的電池都是指筆記本電腦用的鋰電池,也許對手機用的鋰電池也有一定道理(我不是很肯定),但是不是普通照相機上常用的鎳氫電池或是別的什么電池。事實上有證據顯示,深度充放電法對鎳氫電池確實是有效的,而冷凍相當于對電池變相深度充放電,所以也應該是有效的(當然沒幾個人會為了省幾節干電池的錢去冒電池可能爆炸的巨大風險)。但是鋰電池的老化一般都是由于電芯材料崩解造成的,是不可逆的。


  果殼網給的時間太短,不夠我搜羅到一塊報廢的電池親自去做實驗。而且因為我有超過五成的把握懷疑這么做會對電池造成永久性的損害,所以我也實在是舍不得拿好電池去試,只好去搜集整理一下網絡上的資料了。


  首先我注意到,這個事情據說在北京電視臺《生活大調查》欄目做了試驗,結果是:沒用!不過現在專家泛濫,電視臺找個專家隨便演示一下然后說沒用,就真的沒用嗎?那為什么網上還有那么多人在傳?


  我想還是多找找那些說有用的人吧。跳過那些抄襲轉貼和沒有證據的瞎嚷嚷,國內互聯網上我能找到的最早期的實驗文是2005年的一篇名為《筆記本鋰電池重生記之僵尸復活》的帖子。(參見http://www.pxue.com/Html/311.html,是的,我知道這不是原貼,帖子上明確寫了是從專門網(51nb.com)轉過來的,但是不知是什么原因,專門網上的原貼卻已經不見了。@小園聽風同學,您的切入點和我真是不謀而合?。?/p>


  值得我們注意的一點是,該文作者明確指出這是他從香港的一個手機論壇上找到的恢復手機電池的方法。他拿來在筆記本電池上試用的。而且經過初步搜索,我也沒有找到在該文日期之前的關于計算機鋰電池冰凍法的網文,所以我強烈懷疑該文就是所有筆記本鋰電池冰凍傳說的起點。


  另外一個最重要的細節不在正文里,而在正文下面的評論里。負責任的轉貼者把這段重要的評論也轉抄了過來:冰凍處理后對電池一共進行了七次供電實驗,前五次電池供電均在一小時以上,顯著高于冰凍之前的水平,從第六次供電開始徹底恢復到冰凍前的狀態。所以冷凍后的恢復只能維持一個短暫的時間。


  仔細在網上搜搜會發現,有很多宣布實驗失敗的帖子(其中包括很多去冷藏而不是冷凍的外行)。而那些宣布實驗成功而且提供實驗數據的帖子都有一個共同的現象,那就是冷凍之后只在很短的時間內好用,之后就又不行了。不僅僅是筆記本電腦的鋰電池,手機的鋰電池也是如此。例如在2007年的另一篇名為《手機舊電池能用冰箱修復?》的文章(原文來自杭州的《都市快報》,注意沒有,凍電池征稿貼的配圖就是從這篇文章里來的。這篇文章被網友抄襲了一千六百次,害我畫了好大功夫才找到原版,不知道轉載時標出原作者是最起碼的道德嗎?)


  一塊筆記本鋰電池里除了電芯外還有別的部件,也就是一些控制電路和晶片,用來判斷電池的充電狀況什么的,比如保護電池,不讓你過度充電把它充爆了,再比如不讓你徹底把電池放光。這是因為徹底放光所有的電會對電池槽產生永久的損害。所以保護線路會在電量低到警戒線以下之前就自動切斷和外界的全部聯系。新買來的鋰電池,頭幾次使用的時候需要深度充放電,就是為了讓保護系統能夠校準參數。(當然以后就別頻繁深度充放電了,那是會折壽的。)


  前面說過長時間的冷凍其實就是個強制深度放電的過程,而且可以放到讓那些保護線路也都失效的程度。我強烈懷疑,冰凍其實是擾亂了這些參數,讓電池能夠在違反安全規定的情況下積蓄最后的力量工作幾次而已,代價是電池內部的永久性傷害。當然了,你的電池本來就已經快不行了,并不在乎承受更大的痛苦。


  我昨天網上剛貼了猜測,就有人對我的猜測提出了質疑。好吧,對于原理我確實不清楚,完全有可能是錯的。我也去上網搜了一下原理,搜的結果更糊涂了,以我多年學習科學和閱讀科幻的經驗看,那些解釋聽上去更像是科幻而不是科學,我就不轉述了。


  但原理不明并不妨礙我們匯總資料得出結論。我知道很多缺乏耐心的讀者都有跳過大段文字直接看結論的習慣。那么本文的結果是什么呢,冰凍法是否真的有效呢?對于冷凍法的效果我聯想到了四個字:回光返照。


  總而言之,就是沒有實用價值。一邊是花一兩千塊錢買塊新的,一邊是冷凍三天然后拿出來只能用五次,您不會真的那么摳門吧?當然,我最后需要再強調一遍,這里說的是復活筆記本(可能也包括手機)的即將報廢的鋰電池。我們說的是復活不是收藏,也不是別的品種的電池。如果是鎳氫電池或者鎳鎘電池,因為原理不同,在一些情況下是會起作用的。我說的也不是你手表上的紐扣電池,那個嘛,數據不足,無法判斷。


  目前手機用鋰電池分為兩種,鋰離子和鋰聚合物。兩種電池正極材料都相同,一般


  都是鈷酸鋰(三元材料和磷酸鐵鋰目前手機電池商品中沒有實物),不同之處主要在于


  鋰離子電池電解液是六氟磷酸鋰,鋰聚合物電池電解液是固態高聚物。聚合物電池基本


  上都特指索愛的電池。一般來說,聚合物電池放電更均勻,安全性能更好,但是造價比


  較高。


  兩種鋰電池的充電注意事項基本相同。那么我著重說一下鋰電池的安全特點。由于鋰電池本身沒有過充保護,也就是說過充極容易導致爆炸,所以所有的電池廠商都會在鋰電內部安裝一塊電路控制芯片,過充后馬上自動斷電。鋰電的安全溫度在180度左右,超過這個溫度極容易發生爆炸。


  那么新買的手機,電池怎么充合適呢?因為任何一塊鋰電池在出廠之前都必須做安全檢測,過程也就相當于激活,所以可以保證正極材料中的鋰離子可以自由出入,并且沒有晶格塌陷。所以到普通消費者手上的電池,都是嚴格經過檢測激活步驟的,不用擔心激活狀態。


  現在網上流傳的前三次充12個小時說法的由來,最早以前的手機電池為鎳氫電池,比如諾基亞3310,鎳氫電池出廠無需激活,并且電池本身也有記憶效應,所以為了使電


  性能達到最佳,往往需要用戶使用的時候先充至最滿,然后將電量完全放完(電壓由1.2v變為1.0v),這樣可以防止記憶效應。如果開始充電時間偏短的話,電池沒有完全激


  活,1000mAh的電池可能只充到900mAh,無論對電池使用效率還是電池壽命本身都是有很大影響的。


  同樣的方法用在鋰電池身上會出現什么狀況?因為鈷酸鋰的晶體特性有別于氫氧化鎳,比氫氧化鎳更加容易出現晶格塌陷的情況。所以充電過程中,如果過充時間太長,


  容易使鈷酸鋰空間活性失效,加上充電必然導致溫度升高,一是對正極材料影響大,而且還可能導致危險。因為如此,我們在使用鋰電的過程中絕對不能將電池的電都用完了再充,那樣鈷酸鋰會嚴重失效,壽命縮短。正確的方法是不要等到電池快用完了才充電,并且電池指示充電完成就立刻拔下電源。


  用在手機上的充電方法,最恰當的是:關機狀態下線充,充滿時即刻拔下電源,再開機使用。


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