充(chong)電(dian)放電(dian)實際(ji)上是(shi)鋰(li)離子的運(yun)動

  “首先要明白一點，2000年以后，市面上的手機電池出現(xian)了一次(ci)改(gai)朝(chao)換代，那就是(shi)由鋰離子電池取代了鎳氫(qing)電池，而現(xian)在市面上銷售(shou)的手機百(bai)分之百(bai)都是(shi)鋰離子電池。”南京(jing)理工(gong)大學(xue)材料科(ke)學(xue)與工(gong)程(cheng)學(xue)院教(jiao)授、博士生導師杜宇(yu)雷說。

　　關(guan)于手機電池的種種說法(fa)，必是(shi)建(jian)立在鋰離子電池的性能之上的。那么我們不妨先了解一(yi)下鋰離子電池的內(nei)部構(gou)造。

　　“電(dian)(dian)池(chi)的基本構(gou)造包括正極(ji)(ji)、負極(ji)(ji)與(yu)電(dian)(dian)解質三(san)項要素。作為電(dian)(dian)池(chi)的一(yi)種，鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池(chi)同樣具有這三(san)個要素。”杜教(jiao)授說(shuo)，鋰(li)(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的正極(ji)(ji)是鈷酸鋰(li)(li)（或(huo)錳酸鋰(li)(li)等），負極(ji)(ji)是石墨，正負極(ji)(ji)中間有一(yi)層(ceng)隔(ge)膜。

　　從(cong)化學(xue)反(fan)應來(lai)說，所謂(wei)充(chong)電的過程，就是(shi)鋰(li)(li)離子從(cong)正(zheng)極的鈷酸鋰(li)(li)晶體結構中跑出(chu)來(lai)，經過電解質(zhi)，嵌(qian)入負極石墨中。而放電過程則剛好相反(fan)，鋰(li)(li)離子從(cong)石墨中脫嵌(qian)回(hui)到鈷酸鋰(li)(li)中。“這是(shi)一個可逆的化學(xue)反(fan)應。”

　　不(bu)過(guo)(guo)雖然(ran)這種反應(ying)是可逆的(de)(de)(de)，但是電(dian)(dian)池(chi)使用(yong)過(guo)(guo)程中(zhong)，正(zheng)、負極材料(liao)、電(dian)(dian)解液和(he)隔膜等的(de)(de)(de)變化都會引起鋰離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)性能退化，所(suo)以(yi)從大的(de)(de)(de)趨勢來看，電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)量(liang)(liang)總是在不(bu)斷減少。對(dui)于手機(ji)鋰離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)循環(huan)壽命(ming)，我們國家的(de)(de)(de)“國標(biao)(biao)”要求：50次(ci)充放(fang)電(dian)(dian)循環(huan)后，電(dian)(dian)池(chi)容量(liang)(liang)降(jiang)(jiang)低小(xiao)于5%，400次(ci)充放(fang)電(dian)(dian)循環(huan)后，電(dian)(dian)池(chi)容量(liang)(liang)降(jiang)(jiang)低小(xiao)于20%。這里(li)的(de)(de)(de)一個充放(fang)電(dian)(dian)循環(huan)是指將電(dian)(dian)池(chi)充至標(biao)(biao)準電(dian)(dian)量(liang)(liang)再用(yong)光的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程。

　　從(cong)以上分析，我們會知(zhi)道鋰離子(zi)電(dian)池(chi)在(zai)使(shi)(shi)用中其容(rong)量總是(shi)在(zai)不(bu)斷降低的(de)。杜教(jiao)授(shou)說，現在(zai)的(de)智能手(shou)機，大多2-3天(tian)充一(yi)次電(dian)，也就(jiu)是(shi)一(yi)年(nian)約有150次充放電(dian)循環(huan).。實際使(shi)(shi)用中，由(you)于受到使(shi)(shi)用環(huan)境、充放電(dian)過程的(de)差(cha)異等因素的(de)影響，電(dian)池(chi)容(rong)量的(de)損失可能比(bi)“國標(biao)”測試(shi)條(tiao)件下要大，這就(jiu)是(shi)大多數人感覺電(dian)池(chi)在(zai)使(shi)(shi)用1-2年(nian)后明(ming)顯不(bu)經用了的(de)原因。

　　1點提醒

　　不要(yao)混用(yong)充(chong)電器，慎用(yong)萬能充(chong)

　　杜教授提(ti)醒(xing)，鋰離(li)子(zi)電池(chi)是有標準(zhun)的(de)(de)充電程序(xu)的(de)(de)，手機(ji)標配的(de)(de)充電器就是按(an)照這個(ge)程序(xu)充電的(de)(de)。

　　像(xiang)有一些萬能充(chong)(chong)電(dian)(dian)器，它的設計(ji)就是恒流充(chong)(chong)完恒壓充(chong)(chong)，但是電(dian)(dian)壓沒有截止，所(suo)以后面(mian)一直(zhi)以小電(dian)(dian)流充(chong)(chong)，這(zhe)樣看上去電(dian)(dian)量充(chong)(chong)得滿很(hen)耐用，其實損害很(hen)大，長(chang)期這(zhe)樣，會破壞本(ben)身電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應。

　　另外，不(bu)同電(dian)池容(rong)量不(bu)同，充(chong)(chong)電(dian)器的(de)(de)電(dian)流(liu)不(bu)同。如(ru)果混用，會傷(shang)害電(dian)池。像一(yi)些(xie)萬能充(chong)(chong)，它(ta)的(de)(de)容(rong)量設(she)計在(zai)幾百-3000毫安(an)時，如(ru)果用大電(dian)流(liu)充(chong)(chong)小(xiao)容(rong)量的(de)(de)電(dian)池，對電(dian)池會有損(sun)害。所以(yi)應急式充(chong)(chong)電(dian)方(fang)式應少(shao)用。

　　2個誤區

　　電池前(qian)三次(ci)使用要(yao)放空后充12個小時(shi)？

　　杜教授說(shuo)，這(zhe)種“前(qian)三次充(chong)電要充(chong)12小時(shi)以(yi)(yi)上”的說(shuo)法，是從鎳氫電池延(yan)續下來的說(shuo)法。這(zhe)種說(shuo)法，可以(yi)(yi)說(shuo)一(yi)開始就是誤傳。

　　鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)(zai)開始使(shi)用(yong)時(shi)不需要通(tong)過深度充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)來(lai)進(jin)行(xing)激(ji)(ji)活(huo)，因為電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的激(ji)(ji)活(huo)過程在(zai)(zai)制造電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的時(shi)候就已經(jing)(jing)完成(cheng)了，在(zai)(zai)出廠(chang)前的化(hua)成(cheng)階段就是(shi)恒壓(ya)充(chong)電(dian)(dian)(dian)，然后(hou)放(fang)電(dian)(dian)(dian)，如此(ci)進(jin)行(xing)幾個(ge)循環，使(shi)電(dian)(dian)(dian)極(ji)浸(jin)潤電(dian)(dian)(dian)解液(ye)充(chong)分活(huo)化(hua)，使(shi)容量達(da)到要求，這樣出來(lai)的鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)到用(yong)戶手(shou)上時(shi)其實已經(jing)(jing)是(shi)激(ji)(ji)活(huo)過的了。

　　而鋰離子電(dian)(dian)(dian)池的恒流(liu)(liu)恒壓(ya)充電(dian)(dian)(dian)特性更是(shi)決定(ding)了(le)它的深充電(dian)(dian)(dian)時間無(wu)需12個(ge)小時，鎳氫(qing)電(dian)(dian)(dian)池需要這樣做(zuo)是(shi)因為，要通過涓流(liu)(liu)充電(dian)(dian)(dian)過程（小電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)充電(dian)(dian)(dian)）才(cai)能(neng)使電(dian)(dian)(dian)池達(da)(da)到(dao)充飽狀態(tai)。而鋰離子恒流(liu)(liu)充電(dian)(dian)(dian)階(jie)段，容量就達(da)(da)到(dao)80%-90%，在恒壓(ya)充電(dian)(dian)(dian)階(jie)段1-2小時即可達(da)(da)到(dao)100%，再延長時間充電(dian)(dian)(dian)沒有太大意義(yi)。

　　要(yao)等手機電用(yong)完(wan)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(dao)關機(ji)再(zai)充電(dian)，鋰離子電(dian)池本來就適合用隨時充電(dian)的方(fang)式進行使(shi)用，這也(ye)是它針對鎳氫電(dian)池的最大優(you)勢之一，可(ke)以加以利(li)用。

　　不(bu)要以為(wei)充電(dian)次數多會(hui)損(sun)壞電(dian)池，這個說法對鋰離子電(dian)池并不(bu)適用(yong)。

　　3個疑問

　　手機電量用光是否損傷電池？

　　手機(ji)出現低電量報(bao)警，其實就是手機(ji)中的(de)電源管(guan)理芯(xin)片在(zai)發揮作用(yong)。電壓低于3.6v，電源管(guan)理芯(xin)片會強制(zhi)斷開，限制(zhi)手機(ji)使(shi)用(yong)。這樣實際上還(huan)不(bu)到過(guo)放的(de)階段(duan)。不(bu)過(guo)如(ru)果(guo)經常這樣，也是不(bu)可取的(de)。

　　久充是否(fou)會使電池爆(bao)炸？

　　鋰離子電池的手機或充電器在(zai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)(chong)(chong)滿后(hou)都(dou)(dou)會自動停(ting)充(chong)(chong)(chong)，并不(bu)存在(zai)鎳電(dian)(dian)(dian)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器所(suo)(suo)謂(wei)的持續十幾(ji)小時(shi)的“涓流”充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)。也就是(shi)說，如(ru)果(guo)你(ni)的鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)在(zai)充(chong)(chong)(chong)滿后(hou)，放在(zai)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器上也是(shi)白充(chong)(chong)(chong)。不(bu)過，誰(shui)都(dou)(dou)無法保證電(dian)(dian)(dian)池(chi)的充(chong)(chong)(chong)放電(dian)(dian)(dian)保護電(dian)(dian)(dian)路的特(te)性永(yong)不(bu)變化(hua)和質量(liang)的萬無一失，所(suo)(suo)以(yi)你(ni)的電(dian)(dian)(dian)池(chi)將長期處在(zai)危險的邊緣。久充(chong)(chong)(chong)還(huan)是(shi)不(bu)提倡。

　　電(dian)池放(fang)著不用是否有(you)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)完全充電的(de)狀(zhuang)態下(xia)(xia)長時間存放(fang)(fang)(fang)，其(qi)容量(liang)會發生明顯損失(shi)(shi)。而且，溫(wen)(wen)度越高，鋰(li)離子(zi)(zi)電池(chi)(chi)的(de)容量(liang)損失(shi)(shi)就(jiu)越快(kuai)，而這種損失(shi)(shi)是不可逆的(de)，也就(jiu)是說(shuo)，電池(chi)(chi)的(de)容量(liang)會永久變小。在(zai)(zai)0℃環(huan)境下(xia)(xia)，電量(liang)剩余(yu)40%的(de)鋰(li)離子(zi)(zi)電池(chi)(chi)存放(fang)(fang)(fang)一(yi)年后，其(qi)容量(liang)會損失(shi)(shi)2%。而在(zai)(zai)40℃環(huan)境下(xia)(xia)，完全充滿電的(de)鋰(li)離子(zi)(zi)電池(chi)(chi)存放(fang)(fang)(fang)一(yi)年后，其(qi)容量(liang)損失(shi)(shi)高達35%。因此，一(yi)定要細心地注意使(shi)(shi)用環(huan)境，防止高溫(wen)(wen)現象，比(bi)如手機放(fang)(fang)(fang)在(zai)(zai)汽車的(de)前臺上(shang)，中午的(de)太(tai)陽直射很容易就(jiu)可以使(shi)(shi)其(qi)超過60℃。