鉅大LARGE | 點擊量：3507次 | 2019年01月21日
鋰電池的使用、維護(hù)與保養(yǎng)問題介紹
鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池的使用與維護(hù)，鋰離子電池的優(yōu)缺點
鋰離子電池（Li-ion，LithiumIonBattery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，因而得到了普遍應(yīng)用——現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價格相對來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。
1鋰電池對充電的要求
相對于對放電環(huán)境（溫度）的要求，鋰電池對充電（溫度）環(huán)境要求更為苛刻。鋰電池的最佳充電環(huán)境為5到45攝氏度。雖然0到5攝氏度依然可以正常充電，但是充電電流需要相對（5到45攝氏度環(huán)境）減少，才可以最大限度的維持電池壽命。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
高溫或高于45攝氏度充電會降低電池性能，甚至?xí)到怆姵貎?nèi)的電解液。低溫或低于0攝氏度會導(dǎo)致內(nèi)阻增加，導(dǎo)致充電時間延長。另外在低于0攝氏度的環(huán)境下充電時，電池會處于一種亞凍結(jié)的狀況，會對電池造成【不可逆轉(zhuǎn)】的損傷。對手機(jī)這種使用鋰電池供電的設(shè)備，除非需要撥打緊急電話，否則不建議0攝氏度以下進(jìn)行充電操作。
2鋰電池對放電環(huán)境的要求
對于放電方面，鋰電池對環(huán)境并沒有什么太過明確的要求，主要是不能因為環(huán)境溫度高/低/熱/冷就不用電池，而且相對來說放電環(huán)境并不如充電環(huán)境可控（如散熱等）
電池的【最佳工作環(huán)境】為20攝氏度左右，在27攝氏度時會提供【100%】的標(biāo)稱性能/容量，這也是一般生產(chǎn)商用于測試、衡量電池性能、壽命的實驗環(huán)境（溫度）
使用電池的【建議最高溫度】為50攝氏度，【最高安全溫度】為60攝氏度，大多數(shù)的電池在零下20度的時候會【停止工作】
溫度高于25至30攝氏度時，每10攝氏度的溫度提升會提高大約2%的電池性能（容量釋放），但是會降低電池循環(huán)次數(shù)/降低壽命。
低于27至20攝氏度時，電池容量會減少，內(nèi)阻會增加。根據(jù)【使用的電解液不同】，有的電池在0攝氏度的時候只能提供標(biāo)稱50%的容量（參考）溫度越低，電池所能釋放的能量（容量）就會越少。
【總結(jié)】電池也就是一種消耗品，我們維護(hù)、延長電池的目的是為了盡量在可控的范圍內(nèi)增加其使用壽命、保障使用安全。如果純粹是為了更長的壽命而影響到我們原本的使用目的，就得不償失了。
3鋰電池循環(huán)次數(shù)/壽命
一般我們可以看到電池生產(chǎn)商會在包裝上標(biāo)明電池的使用壽命，比如500次循環(huán)（充放電次數(shù)），即電池在充放電500個循環(huán)之內(nèi)可以保障電池的正常容量和壽命。然而這個500次循環(huán)（充放電次數(shù)）是怎么被定義的呢？電池生產(chǎn)商一般采用用80%DOD標(biāo)準(zhǔn)來定義一支電池的壽命，即把電池容量消耗80%（剩余20%），然后充滿，為一個循環(huán)（以模擬日常使用情況）
實際上，到底一個循環(huán)的定義是什么，到底怎么計算，目前是沒有一個具體標(biāo)準(zhǔn)的.但是經(jīng)過BatteryUniversity測試（以下皆為鋰電池數(shù)據(jù)）得知：
從0%充電至100%，可在電池容量降至70%前，可循環(huán)300-500次；
從50%充電至100%，可在電池容量降至70%前，可循環(huán)1200-1500次；
從25%充電至100%，可在電池容量降至70%前，可循環(huán)2000-2500次；
從10%充電至100%，可在電池容量至降70%前，可循環(huán)3750-4700次。
【總結(jié)】綜上所述，大家充電的時候不必過多糾結(jié)于電池的循環(huán)次數(shù)、剩余電量多久充電最合適.通過BatteryUniversity的實驗數(shù)據(jù)來看，大家可以放心的隨用隨充了。
4鋰電池長期存放環(huán)境
與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)無關(guān)，而與溫度有關(guān)。可能的機(jī)制是內(nèi)阻逐漸升高，所以，在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。【儲存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系如圖所示】
5鋰離子電池放電
放電終止電壓：鋰離子電池的額定電壓為3.6V（有的產(chǎn)品為3.7V），終止放電電壓為2.5-2.75V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同）。電池的放電終止電壓不應(yīng)小于2.5（n是串聯(lián)的電池數(shù)），低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放，過放會使電池壽命縮短，嚴(yán)重時會導(dǎo)致電池失效。電池不用時，應(yīng)將電池充電到保有20%的電容量，再進(jìn)行防潮包裝保存，3～6個月檢測電壓1次，并進(jìn)行充電，保證電池電壓在安全電壓值（3V以上）范圍內(nèi)。
放電電流：鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量，減少放電時間，若電池中無保護(hù)元件還會產(chǎn)生過熱而損壞電池。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中不能超過產(chǎn)品特性表中給出的最大放電電流。
放電溫度：不同溫度下的放電曲線是不同的。在不同溫度下，鋰離子電池的放電電壓及放電時間也不同，電池應(yīng)在-20℃到+60℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行放電（工作）。
6貯存和運輸
鋰離子電池可貯存在溫度為-5～35℃，相對濕度不大于75%的清潔、干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，應(yīng)避免與腐蝕性物質(zhì)接觸，遠(yuǎn)離火源及熱源，不要置于陽光直射的地方，不能隨意拆卸電池。電池若長期貯存，電池電量應(yīng)保持標(biāo)稱容量的30%～50%，推薦貯存的電池每6個月充電一次。
電池應(yīng)包裝成箱進(jìn)行運輸，在運輸過程中應(yīng)防止劇烈振動、撞擊或擠壓，防止日曬雨淋，可使用汽車、火車、輪船、飛機(jī)等交通工具進(jìn)行運輸。
7短路
關(guān)于鋰離子電池的安全問題，請各位朋友重視。鋰離子電池在充電過程中很容易發(fā)生短路情況。雖然大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護(hù)電路，還有防爆線。但很多情況下，這個電路在各種情況下，不一定會起作用。防爆線能起的作用也很有限。
8過充
所有的鋰離子電池，包括聚合物鋰離子電池、鋰鐵電池等等，都非常害怕過充。鋰離子電池如果充電時間過長，發(fā)生的爆炸的可能性就會加大。鋰的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易燃燒，當(dāng)電池充放電時，電池內(nèi)部持續(xù)升溫，活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹，使電池內(nèi)壓加大。壓力達(dá)到一定程度，如外殼有傷痕，即會破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。所以，大家在使用鋰離子電池的時候要非常注意安全。
9充電注意事項
鋰離子電池過度充放電會對正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。充電量等于充電電流乘以充電時間，在充電控制電壓一定的情況下，充電電流越大（充電速度越快），充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點不當(dāng)，同樣會造成電池容量不足，實際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒有得到充分反應(yīng)就停止充電，這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。
10鋰離子電池的安全特性：
對于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件：
（1）短路：不起火，不爆炸
（2）過充電：不起火，不爆炸
（3）熱箱試驗：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）
（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）
（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）
鋰離子電池的優(yōu)點：
（1）電壓高單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
（2）比能量大能達(dá)到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。
（3）循環(huán)壽命長一般均可達(dá)到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對于小電流放電的電器，電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。
（4）安全性能好無公害，無記憶效應(yīng)。作為Li-ion前身新型鋰離子電池的鋰電池，因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路，縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。
（5）自放電小室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。
（6）快速充電1C充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上，磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。
（7）工作溫度工作溫度為-25~45°C，隨著電解液和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。
（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）
11鋰離子電池的缺點：
（1）衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)有關(guān)，也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示，也可以用內(nèi)阻升高表示。因為與溫度有關(guān)，所以在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。儲存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系：（2）回收率：大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。
（3）不耐受過充：過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導(dǎo)致電池壽命短。
（4）不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽命。
最后再幫大家具體總結(jié)一下一些隨手可以做到，延長鋰電池性能的習(xí)慣和做法吧！
1、最佳充電溫度為5攝氏度至45攝氏度，不要在0度以下，45攝氏度以上時充電。
2、鋰電池放電溫度盡可能的低于50攝氏度。
3、不要過放，或者放電至0%時充電，可以隨用隨充。
4、長期存放鋰電池時，剩余電量保持在40%至60%之間最佳，溫度接近0攝氏度最佳。
上一篇：鋰電池組10個常見問題
下一篇：鋰電池基礎(chǔ)知識介紹
