手機電池充電原理

手機電池充電原理是電子設備的一種充電原理。

在手機中,無論是從技術角度評估還是從價格方面的考慮,電池都占有十分重要的地位。時值今日,市場上正在銷售的手機中,所使用的電池已經基本完成了從鎳電池到鋰電池的過渡。也許是由於手機電池剛剛完成了一次鎳電池到鋰電池的革命,所以人們對鋰電池的認識並不統一,在許多情況下不正確的說法和做法頗為流行。因此,懂得一點鋰電池的知識,掌握鋰電池的正確使用方法是非常有必要的。
 

一、鋰電池的種類:

目前市面上所使用的二次電池主要有鎳氫(Ni-MH)與鋰離子(Li-ion)兩種類型。鋰離子電池中已經量產的有液體鋰離子電池(LiB)和聚合物鋰離子電池(LiP)兩種。所以在許多情況下,電池上標註了Li-ion的,一定是鋰離子電池。但不一定就是液體鋰離子電池,也有可能是聚合物鋰離子電池。
鋰離子電池是鋰電池的改進型產品。鋰電池很早以前就有了,但鋰是一種高度活躍(還記得它在元素周期表中的位置嗎?)的金屬,它使用時不太安全,經常會在充電時出現燃燒、爆裂的情況,後來就有了改進型的鋰離子電池,加入了能抑制鋰元素活躍的成份(比如鈷、錳等等)從而使鋰電真正達到了安全、高效、方便,而老的鋰電池也隨之基本上淘汰了。至於如何區分它們,從電池的標識上就能識別,鋰電池為Li、鋰離子電池為Li-ion。現在,筆記本和手機使用的所謂“鋰電池”,其實都是鋰離子電池。
現代電池的基本構造包括正極、負極與電解質三項要素。作為電池的一種,鋰離子電池同樣具有這三個要素。一般鋰離子技術使用液體或無機膠體電解液,因此需要堅固的外殼來容納可燃的活性成分,這就增加了電池的重量和成本,也限制了尺寸大小和造型的靈活性。一般而言,液體鋰離子二次電池的最小厚度是6mm,再減少就比較困難。
而所謂聚合物鋰離子電池是在這三種主要構造中至少有一項或一項以上使用高分子材料作為其主要的電池系統。
新一代的聚合物鋰離子電池在聚合物化的程度上已經很高,所以形狀上可做到薄形化(最薄0.5毫米)、任意面積化和任意形狀化,大大提高了電池造型設計的靈活性,從而可以配合產品需求,做成任何形狀與容量的電池。同時,聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了50%,其容量、充放電特性、安全性、工作溫度範圍、循環壽命與環保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。
目前市面上所銷售的液體鋰離子(LiB)電池在過度充電的情形下,容易造成安全閥破裂因而起火的情形,這是非常危險的,所以必需加裝保護IC線路以確保電池不會發生過度充電的情形。而高分子聚合物鋰離子電池方面,這種類型的電池相對液體鋰離子電池而言具有較好的耐充放電特性,因此對外加保護IC線路方面的要求可以適當放寬。此外在充電方面,聚合物鋰離子電池可以利用IC定電流充電,與鋰離子二次電池所採用的CCCV(Constant Currert-Constant Voltage)充電方式所需的時間比較起來,可以縮短許多的等待時間。

二、手機製造商對鋰電池的套用情況

雖然近幾年來幾乎所有廠家都已經傾向於採用鋰離子電池,但世界各大手機製造商對電池的選擇還是有自己的特點和習慣,例如曾經在相同的一段歷史時期里:
諾基亞:採用Ni-MH(鎳氫)電池、LiB(液體鋰離子)電池,未採用LiP(聚合物鋰離子)電池。
愛立信:採用Ni-MH電池、LiB電池、LiP電池。
 摩托羅拉:採用Ni-MH電池、LiB電池,未採用LiP電池。
不難發現,從為手機最早選用LiP聚合物鋰離子電池這件事情上,愛立信體現出自己手機技術先驅的本色。根據我查找到的資料表明,目前聚合物鋰離子電池主要製造廠為日本SONY、松下、GS等幾家公司,2000年的生產量達到2100萬隻,其中50%為愛立信手機配套。進入2002年的今天,鋰離子電池在其它手機廠商的手機上也已廣泛的套用與普及。但在聚合物鋰離子電池的使用上,還遠沒有達到在所有手機廠家的產品中得到普及的程度,廣泛套用還有待時日。
另一方面,雖然鋰離子電池優點多多,但也有缺陷,如價格高和充放電次數少等等。鋰電池的充放電次數只有400-600次,經過特殊改進的產品也不過800多次。而鎳氫電池的充電次數能夠達到700次以上,某些質量好的產品充放電可達1200次,這樣一比較,鎳氫電池要比鋰電池長壽。此外鎳氫電池的價格也要比鋰電池低很多。而且嚴格說來,鋰電池同樣會有記憶效應,只是它的記憶效應非常低,基本上可以忽略不計。
由此看來,目前還沒有十全十美電池。
三、鋰離子電池的使用
這部分是本文的重點,我們分三點來談。

如何為新電池充電

在使用鋰電池中應注意的是,電池放置一段時間後則進入休眠狀態,此時容量低於正常值,使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活,只要經過3—5次正常的充放電循環就可激活電池,恢復正常容量。由於鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒有記憶效應。因此用戶手機中的新鋰電池在激活過程中,是不需要特別的方法和設備的。不僅理論上是如此,從我自己的實踐來看,從一開始就採用標準方法充電這種“自然激活”方式是最好的。
對於鋰電池的“激活”問題,眾多的說法是:充電時間一定要超過12小時,反覆做三次,以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時以上”的說法,明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續下來的說法。所以這種說法,可以說一開始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區別,而且可以非常明確的告訴大家,我所查閱過的所有嚴肅的正式技術資料都強調過充和過放電會對鋰電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標準時間和標準方法充電,特別是不要進行超過12個小時的超長充電。通常,手機說明書上介紹的充電方法,就是適合該手機的標準充電方法。
此外,鋰電池的手機或充電器在電池充滿後都會自動停充,並不存在鎳電充電器所謂的持續10幾小時的“涓流”充電。也就是說,如果你的鋰電池在充滿後,放在充電器上也是白充。而我們誰都無法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質量的萬無一失,所以你的電池將長期處在危險的邊緣徘徊。這也是我們反對長充電的另一個理由。
此外在對某些手機上,充電超過一定的時間後,如果不去取下充電器,這時系統不僅不停止充電,還將開始放電-充電循環。也許這種做法的廠商自有其目的,但顯然對電池和手機/充電器的壽命而言是不利的。同時,長充電需要很長的時間,往往需要在夜間進行,而以我國電網的情況看,許多地方夜間的電壓都比較高,而且波動較大。前面已經說過,鋰電池是很嬌貴的,它比鎳電在充放電方面耐波動的能力差得多,於是這又帶來附加的危險。
此外,不可忽視的另外一個方面就是鋰電池同樣也不適合過放電,過放電對鋰電池同樣也很不利。這就引出下面的問題。

正常使用中應該何時開始充電

在我們的論壇上,經常可以見到這種說法,因為充放電的次數是有限的,所以應該將手機電池的電儘可能用光再充電。但是我找到一個關於鋰離子電池充放電循環的實驗表,關於循環壽命的數據列出如下:
循環壽命 (10%DOD):>1000次
循環壽命 (100%DOD):>200次
其中DOD是放電深度的英文縮寫。從表中可見,可充電次數和放電深度有關,10%DOD時的循環壽命要比100%DOD的要長很多。當然如果折合到實際充電的相對總容量:10%*1000=100,100%*200=200,後者的完全充放電還是要比較好一些,但前面網友的那個說法要做一些修正:在正常情況下,你應該有保留地按照電池剩餘電量用完再充的原則充電,但假如你的電池在你預計第2天不可能堅持整個白天的時候,就應該及時開始充電,當然你如果願意背著充電器到辦公室又當別論
而你需要充電以應付預計即將到來的會導致通訊繁忙的重要事件的時候,即使在電池尚有很多餘電時,那么你也只管提前充電,因為你並沒有真正損失“1”次充電循環壽命,也就是“0.x”次而已,而且往往這個x會很小。
電池剩餘電量用完再充的原則並不是要你走向極端。和長充電一樣流傳甚廣的一個說法,就是“儘量把手機電池的電量用完,最好用到自動關機”。這種做法其實只是鎳電池上的做法,目的是避免記憶效應發生,不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經有人因為手機電池電量過低的警告出現後,仍然不充電繼續使用一直用到自動關機的例子。結果這個例子中的手機在後來的充電及開機中均無反應,不得不送客服檢修。這其實就是由於電池因過度放電而導致電壓過低,以至於不具備正常的充電和開機條件造成的。

對鋰電池手機的正確做法

歸結起來,我對鋰電池手機在使用中的充放電問題最重要的提示是:
1、按照標準的時間和程式充電,即使是前三次也要如此進行;
2、當出現手機電量過低提示時,應該儘量及時開始充電;
3、鋰電池的激活並不需要特別的方法,在手機正常使用中鋰電池會自然激活。如果你執意要用流傳的“前三次12小時長充電激活”方法,實際上也不會有效果。
因此,所有追求12小時超長充電和把鋰電池手機用到自動關機的做法,都是錯誤的。如果你以前是按照錯誤的說法做的,請你及時改正,也許為時還不晚。
當然,在手機及充電器自身保護和控制電路質量良好的情況下,對鋰電池的保護還是有相當保證的。所以對充電規則的理解才是重點,在某些情況下也是可以做出某種讓步的。比如你發現手機在你夜晚睡覺前必須充電的話,你也可以在睡前開始充電。問題的關鍵在於,你應該知道正確的做法是什麼,並且不要刻意按照錯誤的說法去做。

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