[转帖]e弦知音写的手机电池强文,必看!
本人是无线电爱好者、硬件工程师,早年就开始接触铅酸、铅钙、镍镉等可充二次电池及其充电设备,解剖仿造过车模用-ΔV、dV/dt技术5高速充电器,工作中也经常接触通信类二次电池设备,对可充二次电池有浓厚兴趣。 最近论坛上询问电池问题的很多,由于历史原因大家(包括我自己)都对许多电池问题一知半解。最近就一些常见问题我查阅了有关资料,消化总结后在这里谈一谈我的所得,供大家参考。时间有限,有空将不断补充完善。
由于认识的局限性,观点谬误在所难免,所有发现或不同意见者,望请指出和提出讨论。本文一些观点和我以前所著文章可能有出入,新观点权作对以往谬误的修正吧!(e弦知音2003年11月24日凌晨)
推荐本人文章:
=========
《★ 大容量手机电池分析和安全性评估 》
http://www.wda.com.cn/viewthread.php?tid=114847
==============版权所有,所有文字数据和资料谢绝转载======================
e弦知音联系方法: [email protected] QQ:21751
目前手机常见电池类别
Ni-MH(镍氢电池)、Li-ion(锂离子电池)、LiB(液体锂离子电池)、LiP(聚合物锂离子电池)。
锂离子基本参数之“电压”
电池标称电压:3.7V/3.6V (*注1),
充电截止电压:4.2V/4.1V。
手机关机电压:3.5V (一般而言)
电池放电下限:2.75V/2.7V
(*注1说明: 电压因电芯设计工艺不同而不同,新型容量较大电池多为3.7V)
判断电池剩余容量最简便的方法是测量电压(4.2V为例):
4.20V----100%
3.95V----75%
3.85V----50%
3.73V----25%
3.50V----5%
2.75V----0%
锂离子基本参数之“电池容量”
根据锂离子国家标准GB/T18287 2000:以1C倍率充电达到4.2V(或4.1V,C是标称容量,安时或毫安时)、以0.2C的倍率放电至2.75V(2.7V),电流与时间之积为容量。试验5次只要一次达到标称为合格。相关地,根据氢电国家标准GB/T18288-2000:NI-HN电池容量是按0.4C充电、0.2C进行测量 。
锂离子基本参数之“电池循环寿命“
电池经过N次1C充、1C放电后,容量下降到70%,N为循环寿命。国标规定寿命不得小于300次。实际容量降到70%电池还是可以用的。 注意,电池实际循环寿命还和使用中的DOD(放电深度)有密切关系。因质量、充放电控制精度及使用习惯的影响,同一电池在不同人、不同环境及条件下使用,其寿命差异可能很大。
锂离子电池的结构
由电芯、保护电路板、骨架、外包装组成。
锂离子电池充电要求
锂离子电池的电芯电极结构对充放电的电压要求非常严格,必须要求具备恒流恒压(CC/CV:Constant Currert-Constant Voltage 来自国家标准GB/T18287 2000规范)兼顾的锂离子电池充电器。即充开始电电流恒定、电池端电压随着充电过程逐步升高达到4.2V(4.1V)拐点电压时改为恒压充电,此后充电电流随充电饱和度加深逐步减小,当达到0.01C时,充电结束。
非锂离子电池专用充电器不具备此充电特性,若用之对LION电池这种充电器将会缩短电池的使用寿命,甚至发生危险。
电池的初充激活法(“e弦知音充电法”)
新电池出厂电池为半充电状态(以减轻运输保管过程中自放电现象),另电池放置一段时间后会进入休眠状态;新电池和存放久的电池做激活充电有利于帮助电池进入状态。方法是:先直接使用电池直到手机自然关机、然后用手机关机充电到显示充满、再加冲1-3小时。该方法的优点:既让电池得到初步热身、避免了以往“三次14小时初充电”的麻烦(该法实际是牺牲消耗一段电池寿命去换取激活速度的),以后让电池在使用中“自然激活”。初充电避免使用手机加线充之外的其他充电方式。
电池保护板及智能充电
电池内锂元素以离子状态存在,安全性很高。但电芯在过充、过放电导致的高温、内部压力增大情况下仍存在损坏甚至爆炸的危险。电池保护板通过电子器件提供过流、过压、过温保护特性,可有效杜绝意外发生。 是不是有了保护板就没有问题了呢?非也! 电池保护拐点电压一般为4.2V(或4.1V),而保护板设计保护电压标准通常是4.35V(实际可能更高些),所以保护板只能应付意外引起的严重情况,而对日常过充无任何保护作用。
许多手机(比如MOTO、三星)具备“智能充电”功能 。他们电池的保护板装了存储了电资料的存储器或表示电池型号的阻容器件,手机以此识别电池类型、规格、容量并提供适合的充电控制参数,当资料不正确或电池不符要求,手机将显示“非认可电池”而拒绝使用。保护板上还可采用PTC/NTC温感器件自动补偿温度引起的容量变化、并根据温度调节充电电流,也达到智能控制充电的目的。(e弦知音)
影响待机时间/通话时间因素
-. 手机型号、具体手机个体耗电情况、手机参数设置
-. sim卡芯片工艺制程(1.8V制程sim卡耗电只是常规3V制程sim卡的1/3)
-. 手机所处位置信号强度;信号强、与基站距离近,手机与基站沟通需的发射功率就小。
-. 充电方式、充电时间、充电后电池闲置时间;
-. 电池容量、质量、使用年限;
-. 环境温度(接近零度的低温下容量会锐减)。 (e弦知音)
电池运输及存储的准备
应让电池于半荷电(50%半充电)状态。余压过低、长期存放后因自放电至电池电压低于2.75V将影响电池寿命,跌落至2.2V以下“死区”甚至会一睡不醒而报废。而满电时、电池物质处于活跃状态、加剧老化和自放电,同样会影响寿命。(e弦知音)
电池的连接
严禁以烙铁焊接,因高温会导致电芯结构损坏,严重存在爆炸危险。应以高频点焊机焊接。 (e弦知音)
鼓胀现象
充电过程中电池内部会产生少量气体,一般会在放电时吸收。充电电流太大、经常过充则会加剧气体产生、使电池内压增加导致出现鼓胀现象。电池产生轻微鼓胀是允许的。避免过充减少鼓胀现象的关键。(e弦知音)
锂离子电池特点
重量轻、容比大、自放电轻微(1%/天)、充电效率高(充电输入容量几乎等于电池输出容量)、无记忆效应、无须维护性放电、单体电压达3.7V(3.6V)、循环次数可达300-1K、具备快速充电能力、高温放电特性优秀。(e弦知音)
快速充电的实现
除常用的恒流恒压(CC/CV)方式, 一些高级充电器具备高速充电能力,充电时间有的只需要25分钟甚至10分钟!(如国际四驱车模比赛用电池充电器)。其原理是:采用大电流充电、在电芯充电达到饱和气化点瞬间立即反转放电以吸收产生的气体……不断循环直到电池充满。原理上,有以检测电池达到过充时温升加速的dT/dt方式、有检测电池充电达到饱和气发时电压出现轻微下降现象的-ΔV方式。监测采样、计算和控制都必须采用专用的LSI精密芯片进行,GP三代1800mah一小时快速充电器即为-ΔV方式。(e弦知音)
[align=right][此贴子已经被作者于2006-4-2 2:55:20编辑过][/align]
回复 (2)
新电池使用原则和根据:
新电池从生产到用户手上,可能会相隔一定时间。存放一定时间的新电池会产生钝化,所以,新电池应做几次深充深放锻炼, 去除钝化。
具体操作:
请在手机上正常使用到没电,然后在手机上充电到满(最好关机),然后关机继续保持充电2-4小时。反复三到五次。以后就可以比较随意使用。 使用手机充电的原因是,手机充电电流比较大、控制精密度高,能有效祛除钝化,但又可有效避免因为控制参数不当、电池充满后过充对电池产生的影响。座充的控制精度一般都不如手机,智能充电座(比如NOKIA DDC-1)的效果则接近手机。(*e弦知音版权所有,WDA首发,引用请注明作者出处)
注意,
1)新电池避免使用座充充电;
2)最好的充电方法是手机关机充电;
3)除非迫不得已,不要使用万能充、蛋充等廉价充电器。
4)日常使用(非新电)需要座充时,请选择智能座充,比如NOKIA DDC-1。
相关文章:
《★★NOKIA DDC1智能座充,见类似物体务必看清才买!!》
http://www.wda.com.cn/viewthread.php?tid=186540
《★e弦知音之手机电池问题全接触!》
http://www.wda.com.cn/viewthread.php?tid=114838
《★ 超大容量智能手机电池分析和安全性评估 》
http://www.wda.com.cn/viewthread.php?tid=114847
《★手机充电器原理之综合介绍★》
http://www.wda.com.cn/viewthread.php?tid=115034
[align=right][此贴子已经被作者于2006-4-2 2:56:21编辑过][/align]
LION电池寿命决定两个方面,一个放电深度,一个是循环寿命。
放电深度越浅,相对循环次数越多,
放电深度越深,相对循环次数越少,
目前一般给出的循环次数,是按80%DOD、20%SOC的放电深度计算的.
我以前看过一个厂家提供的数据,具体数字我不太记得了
大概是:
1)如果电池只放电20%容量,循环次数是1000次
2)如果放电深度是80%,循环次数是600次
3)如果放电深度是110%,循环次数是400次
我们简单以100%容量为1ah(1000mah)计算,以上三方法,电池寿命范围内的实际容量:
1)200AH
2) 480ah
3) 400ah
若手机电流是1A(1000ma)计算,我们得到的电池待机时间是
1)200小时
2)480小时
3)400小时
看出来没有,虽然第一次循环次数很多,但实际总的待机时间只有200小时
第二种由于放电深度合理,总待机时间达到了480小时
第三种由于放电深度过深,影响了电池循环寿命,带机时间也比第二种短。
充电的时机问题:
=============
由于没有记忆效应,所以电池可以随时补电,但如何最大效率地利用电池?
我的建议是,可以的话,用手机报低电量,直到关机,因为电池放电DOD在80-100%,具有最大循环寿命峰值。
由于所有设计合理的手机电路,都限制了最大放电深度,
电池本身保护电路也限制了放电深度,很关键的许多手机不到电池放电深度,已经不能工作而关机了,所以即便你用到手机关机,放电深度也达不到真的100%。所以,我们都建议大家尽量放电到关机,然后再充电,这里并不是考虑记忆效应,而是从实际电池寿命考虑的
[align=right][此贴子已经被作者于2006-4-2 2:58:49编辑过][/align]