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鋰電池為什么會發(fā)熱、燃燒呢?手機(jī)鋰電池正確充電方法

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2515次  |  2019年04月27日  

鋰離子電池的使用,注意三點(diǎn):


1、如何為新電池充電在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時間后則進(jìn)入休眠狀態(tài),此時容量低于正常值,使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活,只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池,恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng)。因此用戶新鋰電池在激活過程中,是不需要特別的方法和設(shè)備的。不僅理論上是如此,從我自己的實(shí)踐來看,從一開始就采用標(biāo)準(zhǔn)方法充電這種“自然激活”方式是最好的。


對于鋰電池的“激活”問題,眾多的說法是:充電時間一定要超過12小時,反復(fù)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(xù)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(qū)別,而且可以非常明確的告訴大家,我所查閱過的所有嚴(yán)肅的正式技術(shù)資料都強(qiáng)調(diào)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(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電,特別是不要進(jìn)行超過12個小時的超長充電。


此外,鋰電池或充電器在電池充滿后都會自動停充,并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時的“涓流”充電。也就是說,如果你的鋰電池在充滿后,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(hù)電路的特性永不變化和質(zhì)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。此外在對某些機(jī)器上,充電超過一定的時間后,如果不去取下充電器,這時系統(tǒng)不僅不停止充電,還將開始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠商自有其目的,但顯然對電池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(jìn)行,而以我國電網(wǎng)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(jīng)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,于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。

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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%

2、正常使用中應(yīng)該何時開始充電因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的,所以應(yīng)該將鋰電池的電盡可能用光再充電。但是我找到一個關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實(shí)驗(yàn)表,關(guān)于循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下:


循環(huán)壽命(10%DOD):>1000次循環(huán)壽命(100%DOD):>200次其中DOD是放電深度的英文縮寫??沙潆姶螖?shù)和放電深度有關(guān),10%DOD時的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長很多。當(dāng)然如果折合到實(shí)際充電的相對總?cè)萘浚?0%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放電還是要比較好一些,但前面網(wǎng)友的那個說法要做一些修正:在正常情況下,你應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電,但假如你的電池在你預(yù)計第2天不可能堅持整個白天的時候,就應(yīng)該及時開始充電,當(dāng)然你如果愿意背著充電器到辦公室又當(dāng)別論。


而你需要充電以應(yīng)付預(yù)計即將到來的會導(dǎo)致通訊繁忙的重要事件的時候,即使在電池尚有很多余電時,那么你也只管提前充電,因?yàn)槟悴]有真正損失“1”次充電循環(huán)壽命,也就是“0.x”次而已,而且往往這個x會很小。


電池剩余電量用完再充的原則并不是要你走向極端。和長充電一樣流傳甚廣的一個說法,就是“盡量把機(jī)器的電池的電量用完,最好用到自動關(guān)機(jī)”。這種做法其實(shí)只是鎳電池上的做法,目的是避免記憶效應(yīng)發(fā)生,不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經(jīng)有人因?yàn)闄C(jī)器電池電量過低的警告出現(xiàn)后,仍然不充電繼續(xù)使用一直用到自動關(guān)機(jī)的例子。結(jié)果這個例子中的機(jī)器在后來的充電及開機(jī)中均無反應(yīng),不得不送客服檢修。這其實(shí)就是由于電池因過度放電而導(dǎo)致電壓過低,以至于不具備正常的充電和開機(jī)條件造成的。


3、對鋰電池的正確做法歸結(jié)起來,對鋰電池在使用中的充放電問題最重要的提示是:1、按照標(biāo)準(zhǔn)的時間和程序充電,即使是前三次也要如此進(jìn)行;2、當(dāng)出現(xiàn)機(jī)器電量過低提示時,應(yīng)該盡量及時開始充電。3、鋰電池的激活并不需要特別的方法,在機(jī)器正常使用中鋰電池會自然激活。如果你執(zhí)意要用流傳的“前三次12小時長充電激活”方法,實(shí)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用到自動關(guān)機(jī)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。

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

4、使用鋰電池注意防火有許多人或許是從手機(jī)才開始熟悉鋰電池的。其實(shí),它在許多家電中都有使用。毋庸置疑,鋰電池高效、體輕等等優(yōu)點(diǎn)正使其迅速地推廣應(yīng)用開來。可是,你是否知道,使用不慎,它也會使你惹“火”上身?鋰電池具有體輕、高效、耐低溫(-40℃)等優(yōu)點(diǎn),0.3mm厚、郵票大小的鋰電池可連續(xù)使用5年以上,近年來正逐步淘汰現(xiàn)用的堿性干電池和錳電池,廣泛應(yīng)用于許多高檔家電和手機(jī)中。鋰電池不同于現(xiàn)用的錳電池和堿性干電池的氯化鋅和氫氧化鉀水溶電解液,它使用的是有機(jī)溶媒。鋰電池正極采用二氧化錳、氟化鉛、氯化亞硫等材料。負(fù)極采用的鋰金屬箔同一般電池負(fù)極使用的氯化鋅相比,離子化傾向強(qiáng)、正負(fù)極電壓差大,這樣提高了鋰電池的工作效能。


但是,鋰電池在使用過程中常常會出現(xiàn)發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象,輕者影響主機(jī)使用,重者還會燒毀主機(jī)引起火災(zāi)。據(jù)報道,日本近年來已發(fā)生多起因鋰電池發(fā)熱燃燒引起的家庭火災(zāi)事故。


那么鋰電池為什么會發(fā)熱、燃燒呢?原來鋰電池中的許多材料與水接觸后,可發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)并釋放出大量熱能導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象。鋰電池正極的二氧化錳,只沾一小滴水便可出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。鋰電池中的氯化亞硫與水接觸后,在生成鹽酸和二氧化硫的同時釋放熱能,幾種因素使鋰電池成為生活中的“火種”,因此人們在使用鋰電池時一定要注意防水、防潮濕。各種主機(jī)停用后,應(yīng)取下鋰電池置于干燥、低溫處妥善保管,以預(yù)防和避免因鋰電池使用不當(dāng)而引起家庭火災(zāi)事故的發(fā)生。


為了給設(shè)備提供足夠的電壓,鋰電池包通常由多個電池串聯(lián)而成,但是如果電池之間的容量失配便會影響整個電池包的容量。為此,我們需要對失配的電池進(jìn)行均衡。本文討論了電池均衡的概念和一些注意事項(xiàng)。


鋰電池包通常由一個或幾個電池組并聯(lián),每個電池組由3到4個電池串聯(lián)構(gòu)成。這種組合方式能同時滿足筆記本電腦、醫(yī)療設(shè)備、測試儀器及工業(yè)應(yīng)用所需的電壓和功率要求。然而,這種應(yīng)用普遍的配置通常并不能發(fā)揮其最大功效,因?yàn)槿绻硞€串聯(lián)電池的容量與其它電池不匹配將會降低整個電池包的容量。


電池容量的不匹配包括充電狀態(tài)(SOC)失配和容量/能量(C/E)失配。在兩種情況下,電池包的總?cè)萘慷贾荒苓_(dá)到最弱電池的容量。在大多數(shù)情況下,引起電池失配的原因是工藝控制和檢測手段的不完善,而不是鋰離子本身的化學(xué)屬性變化。棱柱形鋰電池(LiIonprismaticcell)在生產(chǎn)時需要更強(qiáng)的機(jī)械壓力,電池之間更容易產(chǎn)生差異。此外,鋰離子聚合物電池也會因?yàn)椴捎眯碌墓に嚩霈F(xiàn)電池之間的差異。


采用電池均衡處理技術(shù)可解決SOC和C/E失配問題,從而改進(jìn)串聯(lián)鋰電池包的性能。通過在初始調(diào)節(jié)過程中對電池進(jìn)行均衡處理可以矯正電池失配問題,此后只需在充電過程中進(jìn)行均衡即可,而C/E失配則必須在充、放電過程都進(jìn)行均衡。盡管對于某個電池廠商而言其產(chǎn)品缺陷率可能很低,但為了避免出現(xiàn)電池使用壽命過短的問題,我們?nèi)匀挥斜匾峁┻M(jìn)一步的質(zhì)量保證。


電池均衡的定義


工作電壓為6V或以上的便攜式設(shè)備采用串聯(lián)電池包供電,這種情況下電池包的總電壓為各串聯(lián)電池電壓之和。便攜式電腦的電池包通常由三、四個電池串聯(lián)而成,標(biāo)稱電壓為10.8V或14.4V。在大多數(shù)此類應(yīng)用中,單個串聯(lián)電池包無法提供設(shè)備所需能量。目前最大的電池(如18650)可提供2,000mAh(毫安·小時)能量,而電腦需要50-60Whr(5,000-6,000mAh)的能量,因此必須給串聯(lián)的每個電池并聯(lián)三個電池。


電池均衡是指對串聯(lián)電池包中不同的電池(或電池組)采用差分電流。串聯(lián)電池包中每個電池的電流通常是一樣的,因此必須給電池包增加額外的元件和電路來實(shí)現(xiàn)電池均衡。只有當(dāng)電池包中的電池是串聯(lián)的,同時串聯(lián)電池等于或大于三級時才會考慮電池均衡問題。當(dāng)電池包中所有電池都滿足下面兩個條件時,便實(shí)現(xiàn)了電池均衡:


1.如果所有電池的容量相同,那么當(dāng)它們的相對充電狀態(tài)一樣時便實(shí)現(xiàn)了電池均衡。SOC通常以當(dāng)前容量與額定容量的百分比來表示,因此,開路電壓(OCV)可作為SOC的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。如果一個不均衡電池包中的所有電池可以通過差分充電達(dá)到滿容量(均衡點(diǎn)),它們便可以進(jìn)行正常的充放電而無需任何額外的調(diào)整,通常這種調(diào)整是一次性的。用戶在使用新電池時,通常需要求對電池進(jìn)行長時間充電,這個過程實(shí)際上包括一次完整的放-充電。該過程使負(fù)載最小化,并使電池充電時間最長,降低對電池均衡電路的要求。


2.如果電池的容量不同,當(dāng)SOC相同時也認(rèn)為它們是均衡的。但SOC只是一個相對值,每個電池容量的絕對值是不同的。為了使容量不同的電池的SOC相同,每次對串聯(lián)電池進(jìn)行充放電時都必須使用差分電流。正常充放電的時間比初次充放電更短,并需要更大的電流。


當(dāng)電池包中的電池不均衡時,它的可用容量將減少,串聯(lián)電池包中容量最低的電池將決定電池包的總?cè)萘俊T诓痪怆姵匕?,一個或幾個電池會在其它電池尚需充電時便已達(dá)到最大容量。而在放電時,未完全充電的電池又會比其它電池先放完電,使電池包因電壓不足而提前停止供電。


通常,電池之間容量的差異低于3%。如果串聯(lián)鋰電池包的某個電池不合標(biāo)準(zhǔn),或者在封裝前放置過久,在充滿電后電壓差可達(dá)150mV,從而使電池包的總?cè)萘肯陆?3-18%。


SOC均衡處理


如果電池包中所有電池的容量相同,我們便采用SOC均衡處理。當(dāng)所有電池的SOC值相同時我們認(rèn)為電池是均衡的。


單個電池的充電狀態(tài)定義為:


SOC=C/CTOTAL%


單個電池的容量定義為:


C=(i×t)mAh


為了確定某個電池的容量,我們將該電池完全放電然后再充電,并在充電過程中的不同時間進(jìn)行電流測量,直到達(dá)到4.20V的開路電壓。最佳性能電池在該狀態(tài)下的SOC為100%,SOC為50%的OCV電壓通常稱為VMID,其典型值為3.67V。


為了給容量不同的電池充電使它們達(dá)到同樣的SOC,要求一些電池的充/放電量必須比其它電池多,這必須使用差分電流。我們將這個過程稱之為容量/能量最大化。


容量/能量最大化


容量/能量最大化是指將電池包中所有串聯(lián)電池設(shè)置為相同的SOC,即使它們的容量不同。在所有時間內(nèi)管理SOC,使電池包的輸出能量達(dá)到最大。為了使輸出能量最大化,所有的電池都必須充滿電。即,所有電池的SOC必須為100%。如果電池的容量不同,一些電池的充/放電就會比其它電池更多。例如,假設(shè)一個電池包有三個串聯(lián)電池,C1>C2=C3。均衡這個電池包的唯一方法是給容量較高的電池(C1)施加一個差分充電電流。


在電池包放電時也必須如此,否則當(dāng)容量最小的電池達(dá)到關(guān)斷電壓時,整個電池包便會停止放電,而此時其它電池仍有剩余容量,這樣使總?cè)萘拷档?。長此以往,容量最小的電池便會比其它電池性能衰退更快,經(jīng)過多個充/放電周期后將加速容量損耗。


通過匹配串聯(lián)電池的電壓,將從高容量電池汲取更多電流。放電時要求通過均衡消耗掉一些額外的電壓,在最后當(dāng)所有電池都達(dá)到0SOC時,從電池包中獲得的總電能相對于均衡前仍然會增加。


通常圓柱形鋰離子電池(cylindricalcell)的質(zhì)量控制通常都較好,電池容量差別不超過±3%。輸入容量基本上比較精確,差別不超過幾個mAs(毫安·秒)。因此,電池容量絕對值也基本準(zhǔn)確,SOC的差異在幾個百分點(diǎn)以內(nèi)。


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