鉅大LARGE | 點擊量:1331次 | 2018年10月15日
什么是電池的記憶效應
電池記憶效應(Batterymemoryeffect)是指如果電池屬鎳鎘電池,長期不徹底充電、放電,易在電池內(nèi)留下痕跡,降低電池容量的現(xiàn)象。電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式,日久就很難改變這種模式,不能再做大幅度充電或放電。鋰離子電池不存在這種效應。
導致的原因
由于傳統(tǒng)工藝中負極為燒結(jié)式,鎘晶粒較粗,如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電,鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。
電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點,盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應,使電池的容量變得更低。
認識記憶效應
電池記憶效應是指電池的可逆失效,即電池失效后可重新回復的性能。電池長時間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后,自動保持這一特定的傾向。這個最早定義在鎳鎘電池,鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應,燒結(jié)式電池有記憶效應。
意思是說,電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式,日久就很難改變這種模式,不能再做大幅度充電或放電。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應定義的約束,但有惰性,前幾次要激活才行,一般可以充放電300-500次,過后就會發(fā)現(xiàn)持續(xù)時間越來越短,短得你想換手機。用舊的電池包好放在冰箱里幾天然后再用會有所提高性能。
由于傳統(tǒng)工藝中負極為燒結(jié)式,鎘晶粒較粗,如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電,鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。要消除這種效應,有兩種方法,一是采用小電流深度放電(如用0.1C放至0V)一是采用大電流充放電(如1C)幾次。
在實際應用中,消除記憶效應的方法有嚴格的規(guī)范和一個操作流程。操作不當會適得其反。對于鎳鎘電池,正常的維護是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環(huán))進行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié),即exercise),平常使用是盡量用光電池或用到關(guān)機等手段可以緩解記憶效應的形成,但這個不是exercise,因為儀器(如手機)是不會用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機的,必須要專門的設備或線路來完成這項工作,幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能。
電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點,盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中,任何一次不完全的放電都將加深這一效應,使電池的容量變得更低。
鋰離子電池
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見的正極材料主要成分為LiCoO2,充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。
放電時,鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合。鋰離子的移動產(chǎn)生了電流,化學反應原理雖然很簡單,然而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實際問題還是很多:正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設計以容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液,除了保持穩(wěn)定,還需要具有良好導電性,減小電池內(nèi)阻。
鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會逐漸變化。使用說明中的“使用一個月左右應該全充放一次”的做法主要的作用應該就是修正這些寄存器里不當?shù)闹?,使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況。
充電控制芯片主要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時)和恒壓電流遞減階段(電池指示燈呈綠色閃爍)。
恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標準電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到零,而最終完成充電。
電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線(電壓,電流,時間)可以抽樣計算出電池的電量,這就是我們在BatteryInformaTIon里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后,放電曲線是會改變的,如果芯片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線,其計算出來的電量也就是不準確的。所以我們需要深充放來校準電池的芯片。
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