認(rèn)識(shí)記憶效應(yīng)

電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復(fù)的性能。電池長時(shí)間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后，自動(dòng)保持這一特定的傾向。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。這個(gè)最早含義在鎳鎘電池，鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng)，燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng)。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個(gè)記憶效應(yīng)含義的約束，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(huì)發(fā)現(xiàn)持續(xù)時(shí)間越來越短，短得你想換手機(jī)。用舊的電池包好放在冰箱里幾天然后再用會(huì)有所提高性能。

為何會(huì)有記憶效應(yīng)

由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式，鎘晶粒較粗，假如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(shí)形成次級(jí)放電平臺(tái)。電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn)，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)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(yīng)，使電池的容量變得更低。要消除這種效應(yīng)，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(shí)際應(yīng)用中，消除記憶效應(yīng)的方法有嚴(yán)格的規(guī)范和一個(gè)操作流程。操作不當(dāng)會(huì)適得其反。關(guān)于鎳鎘電池，正常的維護(hù)是定期深放電：平均每使用一個(gè)月(或30次循環(huán))進(jìn)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(jī)等手段可以緩解記憶效應(yīng)的形成，但這個(gè)不是exercise，因?yàn)閮x器(如手機(jī))是不會(huì)用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機(jī)的，必須要專門的設(shè)備或線路來完成這項(xiàng)工作，幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個(gè)功能。電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn)，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)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(yīng)，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(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見的正極材料重要成分為LiCoO2，充電時(shí)，加在電池兩極的電勢(shì)迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放電時(shí)，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(dòng)出現(xiàn)了電流，化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡單，然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，要考慮的實(shí)際問題還是很多：正極的材料要添加劑來保持多次充放的活性，負(fù)極的材料要在分子結(jié)構(gòu)級(jí)去設(shè)計(jì)以容納更多的鋰離子;填充在正負(fù)極之間的電解液，除了保持穩(wěn)定，還要具有良好導(dǎo)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(huì)逐漸變化。使用說明中的使用一個(gè)月左右應(yīng)該全充放一次的做法重要的用途應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹担沟秒姵氐某潆娍刂坪蜆?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況。充電控制芯片重要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段，恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時(shí))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(biāo)準(zhǔn)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(huì)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(jì)芯片通過記錄放電曲線(電壓，電流，時(shí)間)可以抽樣計(jì)算出電池的電量，這就是我們?cè)贐atteryInformaTIon里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會(huì)改變的，假如芯片一直沒有機(jī)會(huì)再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。所以我們要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片。

有關(guān)鋰離子電池的一些爭議

1.新電池要重復(fù)幾次完全充電放電來激活嗎?

因?yàn)殇囯x子電池不存在記憶效應(yīng)，所以鋰離子電池的使用不要激活。確實(shí)有一些充電電池要類似的激活工作。這就是較早的鎳鎘充電電池和鎳氫充電電池。這些電池會(huì)出現(xiàn)一種被稱為記憶效應(yīng)的現(xiàn)象，在不完全放電的狀態(tài)下充電，容易使電池過度充電，時(shí)間長了會(huì)導(dǎo)致電極板上增生晶體，阻塞電解液與電極板的接觸，造成電池的電壓下降，讓使用者出現(xiàn)電池很快就用完了的感覺。因此關(guān)于這兩種電池來說，定期(而不是每次)對(duì)電池完全放電后再充電可以減輕上述原因引起的電壓下降現(xiàn)象。不過，現(xiàn)在我們手機(jī)和筆記本電腦上所使用的電池，大都是鋰離子電池(Li-ionBattery)。鋰離子電池雖然身材小卻可以儲(chǔ)存大能量，因此使用的越來越廣泛。鋰離子電池在開始使用時(shí)不要通過深度充放電來進(jìn)行激活，因?yàn)殡姵氐某跏蓟皽y(cè)試過程已經(jīng)在制造電池的時(shí)候完成了。鋰離子電池也沒有所謂的記憶效應(yīng)的，可以隨時(shí)充電。建議定期對(duì)鋰離子電池進(jìn)行一次完全充放電的說法，僅僅是為了校準(zhǔn)筆記本電腦和一些高端智能手機(jī)上的電量檢測(cè)裝置，并不是因?yàn)閷?duì)電池本身有什么好處。關(guān)于普通的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)這些分段顯示電池大概電量的設(shè)備，是完全不要定期完全充放電的。

2.過度充電是否會(huì)引起電池爆炸?

鋰離子電池的能量密度大，電壓較高(單獨(dú)鋰離子電池單元出現(xiàn)的電壓可達(dá)到4.2V，而普通的鎳基充電電池為1.2V)，和低電壓類電池相比，鋰離子電池充電時(shí)電極的氧化還原反應(yīng)十分劇烈，因此鋰離子電池的使用條件必須受到嚴(yán)格限制，過度充電、過度放電、短路、高溫等都會(huì)引起電池?fù)p壞，甚至發(fā)生起火和爆炸。但是，實(shí)際使用中的鋰離子電池是把若干個(gè)電芯連同一套安全保護(hù)電路以及多種安全裝置一起封裝成一塊電池板。這些安全設(shè)計(jì)可以保證在過度充電、過度放電和短路時(shí)自動(dòng)切斷電池的電路;電池內(nèi)部壓力過高還會(huì)觸發(fā)排氣裝置減壓;電池溫度過高則會(huì)觸發(fā)熱熔保護(hù)裝置，阻滯鋰離子的運(yùn)動(dòng)從而停止電池的電化學(xué)反應(yīng)。因此，只要不用質(zhì)量不靠譜的山寨電池，手機(jī)充滿電沒有及時(shí)拔掉電源不會(huì)引起電池爆炸。

3.減少充電次數(shù)，可以延長電池壽命嗎?

一般鋰離子電池的壽命可以達(dá)到幾百次充放電循環(huán)，電池和設(shè)備的說明書上也經(jīng)常見到這樣的表述。這里的1個(gè)充放電循環(huán)是指將電池電量用光然后再充滿的過程，而不是插上充電器再拔掉就算1次。持續(xù)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行深度充放電，對(duì)鋰離子電池的壽命是有影響的，上述幾百次的數(shù)據(jù)也是在這樣的條件下測(cè)得的，但在日常淺度充放電條件下，鋰離子電池的壽命其實(shí)相當(dāng)長。此外，鋰離子電池放著不用，其容量也會(huì)自然損失，重要的影響因素是電壓和溫度。研究表明，鋰離子在完全充電的狀態(tài)下長時(shí)間存放，其容量會(huì)發(fā)生明顯損失。同樣的，溫度越高，鋰離子電池的容量損失就越快，而這種損失是不可逆的，也就是說，電池的容量會(huì)永久變小。在0度環(huán)境下，電量剩余40%的鋰離子電池存放一年后，其容量會(huì)損失2%;而在40度環(huán)境下，完全充滿電的鋰離子電池存放一年后，其容量損失高達(dá)35%。

4.鋰離子電池的正確使用

1、為新電池充電：

在使用鋰離子電池中應(yīng)注意的是，電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)容量低于正常值，使用時(shí)間亦隨之縮短。但鋰離子電池很容易激活，只要經(jīng)過35次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復(fù)正常容量。由于鋰離子電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng)。因此用戶新鋰離子電池在激活過程中，是不要特別的方法和設(shè)備的。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。鋰離子電池或充電器在電池充滿后都會(huì)自動(dòng)停充，并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時(shí)的涓流充電。也就是說，假如你的鋰離子電池在充滿后，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，所以電池將長期處在危險(xiǎn)的邊緣徘徊。這也是我們反對(duì)長充電的另一個(gè)理由。此外在對(duì)某些機(jī)器上，充電超過一定的時(shí)間后，假如不去取下充電器，這時(shí)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(duì)電池的壽命而言是不利的。同時(shí)，長充電要很長的時(shí)間，往往要在夜間進(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(dòng)較大。前面已經(jīng)說過，鋰離子電池是很嬌貴的，它比鎳電在充放電方面耐波動(dòng)的能力差得多，于是這又帶來附加的危險(xiǎn)。

2、正常使用中應(yīng)該何時(shí)開始充電：

因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的，所以應(yīng)該將鋰離子電池的電盡可能用光再充電。有關(guān)鋰離子電池充放電循環(huán)的實(shí)驗(yàn)表，有關(guān)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。充電次數(shù)和放電深度有關(guān)，10%DOD時(shí)的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長很多。當(dāng)然假如折合到實(shí)際充電的相對(duì)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，在正常情況下，應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電，但假如電池在預(yù)計(jì)第2天不可能堅(jiān)持整個(gè)白天的時(shí)候，就應(yīng)該及時(shí)開始充電，當(dāng)然你假如愿意背著充電器到辦公室又當(dāng)別論。

而要充電以應(yīng)付預(yù)計(jì)即將到來的會(huì)導(dǎo)致通訊繁忙的重要事件的時(shí)候，即使在電池尚有很多余電時(shí)，那么也只管提前充電，因?yàn)椴]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(gè)x會(huì)很小。電池剩余電量用完再充的原則并不是要走向極端。和長充電相同流傳甚廣的一個(gè)說法，就是盡量把機(jī)器的電池的電量用完，最好用到自動(dòng)關(guān)機(jī)。這種做法其實(shí)只是鎳電池上的做法，目的是防止記憶效應(yīng)發(fā)生，不幸的是它也在鋰離子電池上流傳之今。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(dòng)關(guān)機(jī)的例子。結(jié)果這個(gè)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(duì)鋰離子電池的正確做法

歸結(jié)起來，我對(duì)鋰離子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(shí)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(shí)，應(yīng)該盡量及時(shí)開始充電;

(3)鋰離子電池的激活并不要特別的方法，在機(jī)器正常使用中鋰離子電池會(huì)自然激活。