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电池知识

锂电池正常使用中应该何时开始充电?手机锂电池正确使用方法介绍

来源:宝鄂实业    2019-05-03 19:48    点击量:

一 手机锂电池的构成

手机锂电池主要由塑胶壳上下盖、锂电芯、保护线路板(PCB)和可恢复保险丝(polyswitch)组成。有的厂家还配置了NTC、识别电阻、震动马达或充电电路等元件。各部分功能如下:
(1) 锂电芯:提供可充放电源。
(2) 保护线路板(PCB):防止电池过充过放短路。
(3) 可恢复保险丝(PTC): 正热敏电阻起到高温保护作用同时又是保护线路板失效后的二重保护。
(4) 可恢复保险丝(NTC): 负热敏电阻,感应电池内部温度起到低温保护作用。
(5) 识别电阻:识别原装电池非原装电池不能使用其中电芯是非常重要的,而机芯也有几个级别,有A级电芯,B级电芯。

二。手机锂电池的充放电正确方法

手机锂电池充电正确方法现在手机用的是锂离子电池,所以,不存在记忆效应问题,也不需要激活,第一次充电不需要像镍电那样冲12小时以上,只需要充4小时左右,离子电池的寿命只与充电次数有关系,锂离子电池可以充电1000次左右。待机时间与使用情况有关系。但是,卖手机的却说前面三次充电时间要达到12小时。到底怎么回事?

关于如何充电的方法:

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。

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。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。

此外,锂电池的手机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。

此外在对某些手机上,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,但显然对电池和手机/充电器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,经常可以见到这种说法,因为充放电的次数是有限的,所以应该将手机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

3、对锂电池手机的正确做法归结起来,我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是:a 按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行;b 当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电;c 锂电池的激活并不需要特别的方法,在手机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手机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。
当然,在手机及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下,对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点,在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话,你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于,你应该知道正确的做法是什么,并且不要刻意按照错误的说法去做。手机锂电池的充放电是有讲究的,同时一些品牌电池能做到手机电池充放电次数较多。

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。

关于锂电池及手机电池在使用过程中出现膨胀的原因及分析

电池用久了正常情况下是不会膨胀,电池膨胀的原因是充电时间过长导致的。它不会影响使用,只是待机时间会越来越短。电池发热膨胀的原因:
a 手机在待机时的功耗是很小的,也就是说它的电池的等效负荷电阻大,所以放电电流很小所以电池不会发热,电池电能的内耗很小。
b 手机在待通话或游戏时的功耗是很大的,也就是说它的电池的等效负荷电阻小,工作时是大电流放电。电池在放掉一部分电以后,内阻增大,但是,手机的工作需要的电流不能减小,那么,相当大的一部分能量就消耗在电池的内阻上,导致电池发热,放电加速,电池的使用时间也就很快的缩短。
以上就是手机电池在长时间使用是会发热的原因。
5 手机电池发热的危害及解决办法a 手机电池长时间发热会导致手机内部机件发热,从而使手机重新启动或 挂断通话中的电话。
b 手机电池长时间发热会使电池本身的热量增加,如果是密封的(NOKIA之类的是不密封的,是直接将电池装入的)电池会使其内部空气剧烈膨胀,导致电池象外突起,严重的会使电池爆炸。
c 手机电池长时间发热会加速手机本身的老化进程,缩短其寿命。
以上就是手机电池长时间发热对手机的危害。

解决办法:1.如果手机电池已经被充的鼓起来的话,也有办法解决。就是用手指先找到电池的空隙(手机电池背面靠近手机充电电极一方,按下去有点软的地方),用针对将戳一个小洞,让里面的空气跑出来就行了。
2.另外买一块电池。

一、 电极的组成:
1、 正极组成:
a、 钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提供锂源。
b、 导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。
提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。
c、 PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
d、 正极引线:由铝箔或铝带制成。
2、 负极组成:
a、 石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造石墨两大类。
b、 导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。
提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。
c、 添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。
d、 水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
e、 负极引线:由铜箔或镍带制成。

二、 配料目的:

配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。
配(一) 、正极配料原理1、 原料的理化性能。
(1) 钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。
锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。
(2) 导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为 2-5 μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。
(3) PVDF(聚偏二氟乙烯)粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。
(4) NMP(N-甲基吡洛烷酮):弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

2、 原料的预处理

(1) 钴酸锂:脱水。一般用120 ℃常压烘烤2小时左右。
(2) 导电剂:脱水。一般用200 ℃常压烘烤2小时左右。
(3) 粘合剂:脱水。一般用120-140 ℃常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。
(4) NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。

3、 原料的掺和:
料原理:

(1) 粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。
(2) 钴酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钴酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。

4、 干粉的分散、浸湿:
(1) 原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。
当润湿角≤90度,固体浸湿。
当润湿角>90度,固体不浸湿。正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。

(2) 分散方法对分散的影响:
A、 静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);

B、 搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别 材料的自身结构)。
1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。
2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。
3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。
4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度越大;浓度越低,粘接强度越小。
5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。
6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。
5、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

(二)、负极配料原理(大致与正极配料原理相同)1、 原料的理化性能。

(1) 石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。
(2) 水性粘合剂(SBR:丁苯橡胶):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。
(3) 防沉淀剂(CMC:羧甲基纤维素):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。
(4) 异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。
(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

2、 原料的预处理:
(1) 石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。
(2) 水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

3、 掺和、浸湿和分散:
(1) 石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。
(2) 可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。
(3) 应适当降低搅拌浓度,提高分散性。
(4) 分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。
(5) 搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。
(6) 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。

4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

四、 配料注意事项:

1、 防止混入其它杂质;
2、 防止浆料飞溅;
3、 浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免增加麻烦;
4、 在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;
5、 浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;6、 需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化;
7、 搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备;
8、 出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带;
9、 对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸;
10、 配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。

五、 总论:随着电池制程的日益透明,锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密,因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血,同样的材料,有的厂家用起来特别顺利,有的厂家就麻烦百出;有的厂家用中档的材料可以做出高端的电池,而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹;配料的基础知识可以让大家对配料的了解多一些,少走一些弯路;但水平有限,难免有疏漏之处,希望大家多多批评指正。也期望大家在工作中认真研究,真诚交流,大胆创新,团结起来,共同促进中国锂离子电池生产水平的提高。