锂电池可充电特性分析及锂电池维护

　　【摘 要】通过对锂电池的特征、锂离子电池充电特性、锂离子电池的使用介绍，让使用者对锂电池有一个正确的使用及保养。 　　【关键词】锂离子电池；充电特性 　　移动通讯设备、笔记本电脑、手机、摄像机、数码相机、便携式医疗电子设备等所用的直流电源都是可充电二次电池，可充性二次电池种类较多。但根据有关部门的综合评价可知锂电池（锂离子电池）具有体积小、重量小、电容量大、环保、循环使用次数多，现在锂电池已经成为了主流电池。 　　锂离子电池目前由液态锂离子电池（LIB）和聚合物锂离子电池（PLB）两类。其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoMO2，负极采用锂-碳层间化合物。锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。 　　一、锂电池的特征 　　A.高能量密度 　　锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。 　　B.高电压 　　一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。 　　C.无污染 　　锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。 　　D.不含金属锂 　　锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。 　　E.循环寿命高 　　在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂（以下称磷铁）则可以达到2000次。 　　F.无记忆效应 　　记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。 　　G.快速充电 　　使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5-2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电，已经可以在35分钟内充满电。 　　二、锂离子电池充电特性 　　电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。因此充电时需要专门的恒流、恒压的充电器充电。 　　不耐受过充：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短。 　　不耐受过放：过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。 　　三、锂离子电池的使用 　　1.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。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。 　　2.电池剩余电量用完再充的原则是镍电池上的做法，目的是避免记忆效应发生，可是在买手机和笔记本电脑时也有这种说法。曾经有人因为笔记本电脑电池电量过低的警告出现后，仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的笔记本电脑在后来的充电及开机中均无反应，不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低，以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。 　　锂离子电池不要充得太满也不要用到没电，电池没用完电就充电，不会对电池造成伤害，充电以2-3小时以内为宜，不一定非要充满。但应该每隔3--4个月左右，对锂电池进行1--2次完全的充满电（正常充电时间）和放完电。 　　锂离子电池在20℃下可储存半年以上，这是由于它的自放电率很低，而且大部分容量可以恢复。 　　总之锂电池充电时不得高于最大充电电压，放电时不得低于最小工作电压。无论任何时间锂离子电池都必须保持最小工作电压以上，低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。不要经常深放电、深充电。不过，每经历约30个充电周期后，电量检测芯片会自动执行一次深放电、深充电，以准确评估电池的状态。避免高温，轻则缩短寿命，严重者可引发爆炸。如有条件可储存于冰箱。笔记本电脑如果正在使用交流电，请拔除锂离子电池条，以免受到电脑产热的影响。避免冻结，但多数锂离子电池电解质溶液的冰点在-40℃，不容易冻结。如果长期不用，请以40%～60%的充电量储存。电量过低时，可能因自放电导致过放。由于锂离子电池不使用时也会自然衰老，因此，购买时应根据实际需要量选购，不宜过多购入。 　　笔者希望通过以上介绍让大家对锂电池有一个正确的使用及保养。