鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4833次 | 2019年06月29日
討論下溫度,尤其是低溫對(duì)鋰電池的影響
本文就重點(diǎn)討論下溫度,尤其是低溫對(duì)鋰電池的影響,并對(duì)鋰電池運(yùn)用的誤區(qū)做一些厘清。本文不科普電池的基本原理和開(kāi)展前史,有愛(ài)好的請(qǐng)Google,這里頭有許多有趣的故事。咱們先來(lái)看一組概念。
能量密度
鋰電池容量的單位一般為“mAh”(毫安時(shí))或“Ah”(安時(shí)),在運(yùn)用時(shí)又有額外容量和實(shí)踐容量的差異。能量密度,指的是單位體積或單位重量的電池,能夠存儲(chǔ)和釋放的電量,其單位有兩種:Wh/kg,Wh/L,分別代表重量比能量和體積比能量。在應(yīng)用的時(shí)候,能量密度這個(gè)指標(biāo)比容量更具有指標(biāo)意義。容量不夠,做大一點(diǎn)即可,而能量密度的前進(jìn)則需求技術(shù)的前進(jìn)。
鋰電池的開(kāi)展在經(jīng)歷一個(gè)快速期后,近些年進(jìn)入一個(gè)緩慢增長(zhǎng)期。例如三星每年平均前進(jìn)6.5%的能量密度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的摩爾定律:
手機(jī)的鋰電池能量密度已經(jīng)相當(dāng)?shù)母撸?/p>
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%
鋰電池的運(yùn)用條件
如此高能量密度的鋰電池,它的運(yùn)用要十分小心。稍有不慎,輕則影響壽數(shù),重則或許爆破起火,例如三星的電池門(mén)。在所有的運(yùn)用條件中,電壓和溫度是兩個(gè)最重要的相關(guān)條件,如下圖:
橫軸是電壓,縱軸是溫度,能夠看到在這個(gè)象限中,大片標(biāo)明了各種可怕結(jié)果的紅色不宜正告中,只有中間短短一小塊安全區(qū)域。它才是鋰電池的舒適區(qū),脫離它都會(huì)形成危險(xiǎn):
高電壓和低電壓:
鋰離子電池的電壓,有開(kāi)路電壓和工作電壓,這里不再細(xì)述。開(kāi)路電壓通常被定義為3.7V,但是全新的電池充飽后,能夠到達(dá)4.2V;鋰電池在到達(dá)3.4V后就能夠說(shuō)沒(méi)電了,實(shí)踐上3.0V才真正被稱作徹底沒(méi)電。鋰電池的放點(diǎn)曲線圖:
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(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
高于4.2V和低于3.4V都會(huì)對(duì)鋰電池壽數(shù)發(fā)生影響。高于4.2V被稱為過(guò)充,會(huì)對(duì)電池壽數(shù)發(fā)生不可逆影響,嚴(yán)峻的會(huì)形成thermalrunaway(熱失控),或許引起漲泡、漏液、起火爆破等。
鋰離子電池的壽數(shù)分為循環(huán)壽數(shù)和日歷壽數(shù)兩個(gè)參數(shù)。日歷壽數(shù)運(yùn)算雜亂和應(yīng)用場(chǎng)景關(guān)聯(lián)緊密,故一般運(yùn)用循環(huán)壽數(shù)(CycleLife),以次數(shù)為單位,表征電池能夠循環(huán)充放電的次數(shù)。現(xiàn)在一般的電池循環(huán)壽數(shù)是數(shù)百次不等。國(guó)標(biāo)300次。
低于2.0V被成為過(guò)放,會(huì)嚴(yán)峻影響電池壽數(shù)。
高低溫度:
高溫文低溫都會(huì)影響電池壽數(shù),如圖:
低溫形成電池單元Cell電解液凝滯內(nèi)阻下降,并或許在陰極形成鋰凝聚,不可逆的影響電池壽數(shù)。高溫則或許引發(fā)爆破等thermalrunaway。十分危險(xiǎn)。
低溫形成的影響
低溫會(huì)讓充電困難和危險(xiǎn),故充電需求遵循JEITA:
一起低溫下放電十分迅速:
鋰電池的維護(hù)
所有的鋰電池都帶有自我維護(hù)電路。一個(gè)最簡(jiǎn)單的維護(hù)電路至少需求包含以下這些要素:
ProtectionIC:帶有雙向充電和放電維護(hù),在過(guò)充或許過(guò)放時(shí)斷開(kāi)電路,以策安全。
Fuse:在緊迫時(shí)刻熔斷電流,是最后一道穩(wěn)妥。
定論
低溫下運(yùn)用鋰電池,無(wú)論充電或許放電都性能不佳,而且有或許對(duì)壽數(shù)形成影響,還是應(yīng)該防止。下面是一些鋰電池運(yùn)用中的大眾說(shuō)法,咱們來(lái)一一辨別一下:
第一次運(yùn)用要滿充溢放三次,以激活鋰電池。過(guò)錯(cuò),鋰電池沒(méi)有回憶效應(yīng),不需求激活。
最好用完光再充電。過(guò)錯(cuò),循環(huán)壽數(shù)并不是庸俗的充電次數(shù),而是一次整體Cycle,即將電池電量用光然后再充溢的過(guò)程,而不是插上充電器再拔掉就算1次。能夠隨用隨充。假如用光再?zèng)_,放置過(guò)久還或許導(dǎo)致過(guò)放,影響電池壽數(shù)。
不要一向充電,沖好了就拔下來(lái)。小部分正確,大部分過(guò)錯(cuò)。一般的手機(jī)在充電時(shí)并不是簡(jiǎn)單的穩(wěn)定電壓充電,而是為了延長(zhǎng)電池壽數(shù),有優(yōu)化的充電算法,包括CC,CV和MC等等。在判斷沖飽后并不會(huì)一向不停地沖,徹底不用憂慮,能夠一向插著電源用。部分山寨和賤價(jià)設(shè)備由于短少充電管理設(shè)備,主張充好即止。
閑置手機(jī)要及時(shí)充電。正確。鋰電池放置不用,電力也會(huì)悄然消逝,在低于2.0V后會(huì)過(guò)放,嚴(yán)峻影響電池壽數(shù)。最好定時(shí)充電。
其他
最后是上期(如何正確理解蘋(píng)果“降速門(mén)”中降速的意思?到底降了多少呢?)最后的問(wèn)題:
為什么蘋(píng)果會(huì)爆出來(lái)降頻問(wèn)題,而其他手機(jī)廠商并沒(méi)有?電池不是都要老化嗎?
這里是我的一些思考(很難說(shuō)是答案,答案在我們心中)。首先是現(xiàn)實(shí):
鋰電池隨著循環(huán)周期次數(shù)的增多,其能夠供給的峰值開(kāi)路電壓在緩慢下降,也就是說(shuō)沖飽后電壓下降了。能供給的峰值電流也會(huì)下降。
峰值電流下降到某個(gè)程度就不能供給手機(jī)峰值功耗所需的電能。
低溫會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題嚴(yán)峻許多。包括起始電壓下降,放電曲線陡峭等等。
所以這是個(gè)業(yè)界普遍問(wèn)題。那為什么只是蘋(píng)果公司會(huì)被迫降頻呢?我認(rèn)為是蘋(píng)果公司手機(jī)比較穩(wěn)定,很難呈現(xiàn)死機(jī)等問(wèn)題;一起用戶基數(shù)大,各代手機(jī)都在用,我老婆還有個(gè)iPhone4還能夠拿來(lái)玩游戲;蘋(píng)果公司不得不支持長(zhǎng)尾用戶。而普通安卓手機(jī),在老化后各種問(wèn)題頻出,例如三星本來(lái)就有閃存門(mén)(其實(shí)許多安卓手機(jī)都有類似問(wèn)題,我就不點(diǎn)名了),用上一年后經(jīng)常死機(jī),誰(shuí)也不知道為啥死了(據(jù)我所知,某手機(jī)也有電池老化問(wèn)題,只不過(guò)選擇忽略)。
其實(shí)電池充電還有許多有趣的問(wèn)題和算法,如CC、CV和MC等等,還有最新呈現(xiàn)的快速充電標(biāo)準(zhǔn)。我不確定我們都愛(ài)看不愛(ài)看,假如你愛(ài)看,請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)留言,謝謝!