充電放電實際(ji)上是鋰離子的運動(dong)

  “首先要明白一點，2000年以后(hou)，市(shi)面上(shang)的手機電(dian)池(chi)(chi)出現了一次(ci)改朝換代，那就是由(you)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)取代了鎳(nie)氫電(dian)池(chi)(chi)，而現在市(shi)面上(shang)銷售的手機百分之百都是鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)。”南京理(li)工大(da)學材(cai)料科學與(yu)工程學院教授(shou)、博(bo)士(shi)生導師杜宇雷說。

　　關于手機電池的(de)(de)種(zhong)種(zhong)說法(fa)，必是建立在鋰離子電池的(de)(de)性(xing)能之上的(de)(de)。那么(me)我們不妨先了解一下鋰離子電池的(de)(de)內部(bu)構造。

　　“電池(chi)(chi)(chi)的基本構造(zao)包括正(zheng)極、負(fu)極與(yu)電解(jie)質(zhi)三(san)項要素。作(zuo)為電池(chi)(chi)(chi)的一(yi)(yi)種，鋰離子電池(chi)(chi)(chi)同(tong)樣具(ju)有這三(san)個(ge)要素。”杜教授說，鋰離子電池(chi)(chi)(chi)的正(zheng)極是鈷酸鋰（或錳酸鋰等(deng)），負(fu)極是石墨，正(zheng)負(fu)極中間有一(yi)(yi)層(ceng)隔膜。

　　從化(hua)學反應(ying)來(lai)說，所謂(wei)充電的過(guo)程(cheng)，就(jiu)是鋰(li)離子從正極的鈷酸鋰(li)晶體結構(gou)中(zhong)跑出來(lai)，經過(guo)電解質，嵌入負(fu)極石(shi)墨(mo)中(zhong)。而放電過(guo)程(cheng)則剛好相反，鋰(li)離子從石(shi)墨(mo)中(zhong)脫(tuo)嵌回到鈷酸鋰(li)中(zhong)。“這(zhe)是一個(ge)可逆的化(hua)學反應(ying)。”

　　不(bu)過雖然這(zhe)種反應是可逆的(de)，但是電(dian)(dian)池使用過程中，正、負極材料、電(dian)(dian)解(jie)液(ye)和隔膜等的(de)變化(hua)都會引起(qi)鋰(li)離子電(dian)(dian)池的(de)性(xing)能(neng)退(tui)化(hua)，所(suo)以從(cong)大的(de)趨勢(shi)來看，電(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)量總是在不(bu)斷(duan)減少。對(dui)于(yu)(yu)(yu)手機鋰(li)離子電(dian)(dian)池的(de)循環(huan)(huan)壽(shou)命，我(wo)們國家的(de)“國標(biao)”要(yao)求(qiu)：50次充放(fang)(fang)電(dian)(dian)循環(huan)(huan)后(hou)，電(dian)(dian)池容量降(jiang)低小于(yu)(yu)(yu)5%，400次充放(fang)(fang)電(dian)(dian)循環(huan)(huan)后(hou)，電(dian)(dian)池容量降(jiang)低小于(yu)(yu)(yu)20%。這(zhe)里的(de)一個充放(fang)(fang)電(dian)(dian)循環(huan)(huan)是指將電(dian)(dian)池充至標(biao)準電(dian)(dian)量再用光的(de)過程。

　　從(cong)以上分析，我(wo)們會知道鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)在使(shi)(shi)(shi)用(yong)中其容量(liang)(liang)總(zong)是(shi)在不斷降低的(de)。杜(du)教授說，現在的(de)智能(neng)手機，大多2-3天充(chong)一次(ci)電(dian)(dian)(dian)，也就(jiu)是(shi)一年約有(you)150次(ci)充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)循環.。實際使(shi)(shi)(shi)用(yong)中，由于受到使(shi)(shi)(shi)用(yong)環境、充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程的(de)差異等因素的(de)影響，電(dian)(dian)(dian)池(chi)容量(liang)(liang)的(de)損失(shi)可能(neng)比“國(guo)標(biao)”測試條件(jian)下要大，這(zhe)就(jiu)是(shi)大多數人感覺電(dian)(dian)(dian)池(chi)在使(shi)(shi)(shi)用(yong)1-2年后明顯不經用(yong)了(le)的(de)原因。

　　1點提醒

　　不要混用(yong)(yong)充電(dian)器，慎用(yong)(yong)萬(wan)能(neng)充

　　杜(du)教(jiao)授提醒(xing)，鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)是有標(biao)準的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)程序的(de)(de)(de)，手(shou)機標(biao)配的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)器就是按照(zhao)這(zhe)個(ge)程序充電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)。

　　像有一些萬能充(chong)電(dian)(dian)器，它的設計就(jiu)是(shi)恒流充(chong)完(wan)恒壓充(chong)，但是(shi)電(dian)(dian)壓沒有截止，所(suo)以后(hou)面一直以小電(dian)(dian)流充(chong)，這樣(yang)看(kan)上去電(dian)(dian)量充(chong)得滿很(hen)耐用，其實損害很(hen)大，長期這樣(yang)，會破(po)壞本身電(dian)(dian)化(hua)學反應。

　　另外，不(bu)同電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)不(bu)同，充電(dian)器的電(dian)流不(bu)同。如果混(hun)用，會傷害電(dian)池(chi)。像一些萬能充，它的容(rong)量(liang)設計(ji)在幾百-3000毫(hao)安時，如果用大電(dian)流充小容(rong)量(liang)的電(dian)池(chi)，對電(dian)池(chi)會有損害。所以應急式充電(dian)方式應少用。

　　2個誤區

　　電(dian)池前三次使用要(yao)放空(kong)后充12個小(xiao)時？

　　杜教授說(shuo)(shuo)，這(zhe)種“前(qian)三(san)次(ci)充電要充12小時(shi)以上”的說(shuo)(shuo)法(fa)，是從鎳氫電池延續下來的說(shuo)(shuo)法(fa)。這(zhe)種說(shuo)(shuo)法(fa)，可以說(shuo)(shuo)一(yi)開始就是誤(wu)傳。

　　鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)在(zai)開始使用(yong)時(shi)不需要(yao)通(tong)過深度充(chong)放(fang)電(dian)(dian)來進行(xing)激活，因為電(dian)(dian)池(chi)的激活過程在(zai)制造電(dian)(dian)池(chi)的時(shi)候就已(yi)(yi)經完成了，在(zai)出(chu)(chu)廠(chang)前(qian)的化成階(jie)段(duan)就是恒壓充(chong)電(dian)(dian)，然后放(fang)電(dian)(dian)，如此(ci)進行(xing)幾個循環，使電(dian)(dian)極浸潤電(dian)(dian)解液充(chong)分活化，使容(rong)量(liang)達到要(yao)求(qiu)，這(zhe)樣出(chu)(chu)來的鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)到用(yong)戶手(shou)上時(shi)其實(shi)已(yi)(yi)經是激活過的了。

　　而鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的恒(heng)流(liu)(liu)恒(heng)壓充(chong)電(dian)(dian)(dian)特性更是決定(ding)了它的深充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)間(jian)無需12個小(xiao)時(shi)，鎳氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)需要這樣做是因為，要通過涓流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)過程（小(xiao)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)）才能使(shi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)達(da)到(dao)(dao)充(chong)飽狀態。而鋰(li)離子恒(heng)流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)階段，容量就(jiu)達(da)到(dao)(dao)80%-90%，在恒(heng)壓充(chong)電(dian)(dian)(dian)階段1-2小(xiao)時(shi)即可達(da)到(dao)(dao)100%，再延長時(shi)間(jian)充(chong)電(dian)(dian)(dian)沒有太(tai)大(da)意義。

　　要等(deng)手機電用完再充電？

　　“盡量把手機電池的電量用完，最好用到自動關機再充電。”這種做法也只是鎳氫電池上的做法，目的是避免記憶效應發生，而對于鋰離子電池，沒有必要用到關(guan)機再充電(dian)(dian)，鋰離子電(dian)(dian)池本來(lai)就適(shi)合(he)用隨時充電(dian)(dian)的方式進行使用，這(zhe)也是它(ta)針對鎳氫電(dian)(dian)池的最大優勢之一，可(ke)以加以利用。

　　不要以為(wei)充電次數(shu)多會損壞電池(chi)，這(zhe)個說法對鋰離子電池(chi)并不適用。

　　3個疑問

　　手機電量用光是(shi)否損傷電池？

　　手機(ji)出(chu)現低電量(liang)報警，其(qi)實就是(shi)手機(ji)中(zhong)的(de)(de)電源管理(li)芯片在發揮作(zuo)用(yong)。電壓低于3.6v，電源管理(li)芯片會強制斷開，限制手機(ji)使用(yong)。這(zhe)樣實際上還不(bu)(bu)到過放的(de)(de)階(jie)段。不(bu)(bu)過如果(guo)經(jing)常這(zhe)樣，也是(shi)不(bu)(bu)可取的(de)(de)。

　　久充(chong)是(shi)否會使(shi)電(dian)池爆炸？

　　鋰離子電池的手機或充電器在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池充(chong)滿(man)后都(dou)(dou)會自(zi)動停(ting)充(chong)，并(bing)不存在(zai)鎳(nie)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器所謂的(de)持續十幾小時的(de)“涓流(liu)”充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。也就(jiu)是(shi)說，如果你的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池在(zai)充(chong)滿(man)后，放(fang)在(zai)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器上也是(shi)白(bai)充(chong)。不過，誰(shui)都(dou)(dou)無法保(bao)證電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)保(bao)護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)特性永不變(bian)化和質量的(de)萬無一失，所以你的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池將長期處在(zai)危險的(de)邊緣。久充(chong)還(huan)是(shi)不提倡。

　　電池(chi)放著不用是否有損耗？

　　鋰離子電池放著不用，容量也會自然損失。研究表明，鋰離子電池在(zai)(zai)完全(quan)充(chong)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)狀(zhuang)態下長時(shi)間存(cun)放(fang)(fang)，其(qi)容(rong)(rong)量(liang)(liang)會發生明顯損(sun)(sun)失。而且，溫度越高，鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)容(rong)(rong)量(liang)(liang)損(sun)(sun)失就越快(kuai)，而這種損(sun)(sun)失是不可逆的(de)(de)，也就是說，電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)容(rong)(rong)量(liang)(liang)會永(yong)久(jiu)變(bian)小。在(zai)(zai)0℃環(huan)境下，電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)剩余40%的(de)(de)鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池存(cun)放(fang)(fang)一(yi)(yi)年后，其(qi)容(rong)(rong)量(liang)(liang)會損(sun)(sun)失2%。而在(zai)(zai)40℃環(huan)境下，完全(quan)充(chong)滿電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池存(cun)放(fang)(fang)一(yi)(yi)年后，其(qi)容(rong)(rong)量(liang)(liang)損(sun)(sun)失高達35%。因此，一(yi)(yi)定要(yao)細心地注意使用環(huan)境，防(fang)止高溫現象，比如手機放(fang)(fang)在(zai)(zai)汽車的(de)(de)前臺上(shang)，中午的(de)(de)太陽直(zhi)射很容(rong)(rong)易就可以使其(qi)超過60℃。