关于手机锂电池充电的知识

2011-05-31 12:47:22来源: 互联网
目前的手机基本上所配电池都是锂离子电池,所以我下面所讲的是针对锂离子电池的充电知识。镍氢电池有所不同,这里不谈。
??一、基本概念:
??1、锂离子电池标称电压3.7V(3.6V),充电截止电压4.2V(4.1V,根据电芯的厂牌有不同的设计)。(锂离子电芯规范的说法是:锂离子二次电池)
??2、对锂离子电池充电要求(GB/T18287 2000规范):首先恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4.2V(4.1V),改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到0.01C时,认为充电终止。
??(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh的容量,1C就是充电电流1000mA,注意是mA而不是mAh,0.01C就是10mA。)当然,规范的表示方式是0.01C5A,我这里简化了。
??3、为什么认为0.01C为充电结束:这是国家标准GB/T18287-2000所规定的,也是讨论得出的。以前大家普遍以20mA为结束,邮电部行业标准YD/T998-1999也是这样规定的,即不管电池容量多大,停止电流都是20mA。国标规定的0.01C有助于充电更饱满,对厂家一方通过鉴定有利。另外,国标规定了充电时间不超过8小时,就是说即使还没有达到0.01C,8小时到了,也认为充电结束。(质量没问题的电池,都应在8小时内达到0.01C,质量不好的电池,等下去也无意义),
??4、怎样区别电池是4.1V还是4.2V:消费者是无法区分的,这要看电芯生产厂家的产品规格书。有些牌子的电芯是4.1V和4.2V通用的,比如A&TB(东芝),国内厂家基本是4.2V,但也有例外,比如天津力神是4.1V(但目前也是按4.2V了)。
??5、把4.1V的电芯充电到4.2V会怎么样:会使电池容量提高,感觉很好用,待机时间增加,但会减短电池的使用寿命。比如原来500次,减少到300次。同样道理,把4.2V的电芯过充,也会减短寿命。锂离子电芯是很娇嫩的。
??6、既然电池内有保护板,我们是否就可以放心了呢:不是,因为保护板的截止参数是4.35V(这还是好的,差的要4.4到4.5V),保护板是应付万一的,假如每次都过充,电池也会很快衰减的。
??7、多大的充电电流算是合适的:理论上越小对电池越有好处。但你总不能为了一块电池充电等3天吧。国标规定的低倍率充电是0.2C(仲裁充电制式),还以上面的1000mAh容量的电池为例,就是200mA,那么我们可以估计出这只电池5个多小时可以充饱。(容量mAh=电流mA×时间h)
??国家技术监督部门鉴定锂电容量,是以1C的高倍率充电,以0.2C的低倍率放电,以时间计算出容量值,试验次数5次,有1次容量达到试验结束。(就是有5次机会,如果第一次试验就合格了,后面的4次不做)检测之前允许有一次预循环,就是以1C恒流充电至4.2V即停止,而没有后面的恒压到0.01C的过程,更没有14小时。
??8、锂离子电池能承受多大的充电电流:厂家试验时可以很高,但国标高倍率规定为1C,还以上面的电池为例,1个多小时即可充满。这么大的充电电流,电池能承受吗?对于目前的锂离子电芯,是小意思而已。
??目前没有对充电器的国家标准,所执行的是邮电部行业标准YD/T998 1999/2,里面规定了充电器的电流不得大于1C。
??9、寿命是怎样规定的:简单说是指电池经过N次1C充、1C放电后,容量下降到70%,此时的N就是寿命。并不是说300次还可以用,301次就不能用了。国标规定寿命不得小于300次。我们平时使用的条件没有检测时这么严酷,寿命会更长。
??说了这么多概念(不要烦,还有很多没说),终于可以说充电器了。那么目前市场长的充电器情况是怎样的呢?
??battery (北京) 2001-12-19 21:48
??二、充电器的种类和质量状况,使用建议。
??1、直充,直接插在手机上的那种,有人喜欢叫旅充,我们习惯叫“火牛”。这种充电器随手机有配,原装的质量都不错,突出的是即充即用,所以充电电流设计都较大(严格地说是手机所控制的充电电流),充电时间短。有些手机充满后有涓流补电,有些手机充满后即截止,等下去也徒劳。看了上面的概念你应该知道,是正常的,而且不用再傻乎乎地等14小时了。
??对于直充的充电效果,还要看手机,因为充电控制电路在手机上,其截止电压有一定的离散性,我实际测量同一批次同一型号的手机基本在4.09V至4.21V之间。就是说如果4.09V截止了,还没充满,不是最理想的容量,再继续充一段时间可能会更饱些。但不要忘了,即使有涓流补电的手机,就像4.09和4.21的充电电压的差别一样,手机的涓流补电电流也有一定的离散性,如果补电电流大了,就变成充电了,10几个小时,对电池也是有损害的,我曾遇到许多电池在手机上充坏的现象,原装电也有,品牌电也有。假如充坏了电池,造成漏液等,还有可能损坏手机,所以建议大家如果真想补电,应控制在2小时以内,并不要超过8小时。
??我的看法是,锂电很娇气,充饱够用即可。每次少用几小时但多用半年,和每次多用几小时但少用半年,自己衡量吧。
??但原装直充也有有问题的时候,我们就遇到过一批手机中所配的直充故障率高的现象。还好,故障是无电压,如果是高电压,好看了。
??市面上还有大量非原装的火牛,质量好的没问题,质量差的你自己可以想象,因为你是一端插在220V的交流电上,另一端在手机上……所以以我个人观点,不建议用非原装的火牛。(至少原装的出了事有给你背锅的)
??2、座充,是有两个槽位,前面可放手机,后面放电池的,需要和火牛配合使用。原装的座充质量较好,许多具有“智能”,有些牌子的基本上能做到恒流恒压的充电过程,并在充电结束后有一个涓流补电的过程。有些牌子的虽然没有做到恒流恒压的过程,但电流电压等参数控制准确,也是不错的。
??所谓智能,其实很简单,例如MOTOROLA的电池,内部有一个芯片(只读存储器ROM),固化了一些编码,电池插入充电器后,充电器读出编码,就知道是何种电池,执行相应的充电过程,一切都是事先安排好的。(不同型号,不同容量,供应不同地区,甚至于配不同牌子电芯的,编码都不同),
??打个简单的比喻,我喊1,你们就按第一方案执行,我喊2,你们就按第二方案执行,我什么都不喊,或我喊3但事先没和你们约定好,就拒绝执行,现象就是充电器红灯闪烁,不能充电(在手机上就显示非认可电池)。并不是大家想象的,有单片机CPU控制。
??“智能”还体现在另外一些方面,就是电池的NTC(热敏电阻)和标准电阻,不同的电池由不同的标准电阻与充电器构成回路,来决定充电电流的大小,而在充电电流决定后,又根据不同的环境温度,由热敏电阻和充电器构成另外的回路来调整充电电流的大小。(有些电池只有热阻,有些电池只有标阻,而有些电池两个都有。)
??例如某型号的电池,薄电和厚电的容量不同,最佳的充电电流也应该不同,因此这两只电池的标准电阻是不同的,这样充电器就“知道”为薄电给多大的充电电流,为厚电给多大的充电电流。其实主动权还在电池一方,充电器只不过和电池构成了个回路而已。
??同样道理,当充电温度变化时,热敏电阻的阻值发生变化,与充电器构成回路来调整充电电流大小,保护电池,避免过热。
??现在你知道为什么电池上和座充的电池槽位有一排五金接触片了吧。
??智能“不过如此”。
??当然,同时你也知道一个合格的电池应该做到什么了吧?有时候不能全靠充电器,电池做的不好,充电器也发挥不了作用。目前许多国产电池将NTC用普通电阻代替以降低成本,失去了电流调整的作用,还有设计选材不合理等等,这是题外话,先按下不表。(也有道理,看下去就清楚了)
??原装座充的涓流补电电流一般控制的比较准,但在充电器转为绿灯后补电2小时即足够了。还是这个原则,对于锂电,达到电芯应该达到的容量够用即可,多充无益。压榨锂电就要付出寿命,偶尔几次14小时可能不会损坏电池,但习惯这样就不好了。
??说完了原装座充,该说市场上的品牌座充了。
??可以肯定地说,市场上的品牌座充的充电过程没有一个是严格遵循:恒流、恒压的充电过程的(有的话请告诉我,我去买)。它们大概可分为几类:
??A、恒压,不涓流补电:电池充到4.2V即截止,遇到这种座充,你等14小时是骗自己。因虽然到了4.2V,但已经截止了,没有一个涓流的过程,没有充饱。
??为了充饱,有些设计就来损的,把截止电压改到4.25V以上,更有人设计干脆等电池的保护板截止。如此电池充的很饱,你也一定会对此座充满意,但你的电池寿命已经减少了。用此充电器是过充,不用等14小时也很好用。
??B、恒压,用固定涓流补电:算有良心的设计,比上面有改进了,充到4.2V截止,用一个固定的电阻“漏”些电流出来,这个涓流因是固定的,插上电池就有,永远不会停止。据我测量一般在30至50mA左右。用这种充电器,刚转绿灯时没充饱,继续补电2小时左右比较理想,但涓流偏大了,继续充14小时对电池没好处。
??C、恒压,所谓的智能脉冲型:电池充到4.2V截止,然后用脉冲电流涓流补电。这种是所谓的高档型,设计思路很好,但可惜的是产品不争气,一致性不好,就是说你买到手的也许好也许坏。我测量有缺点的是:脉冲电流太大50至100mA,脉冲过密,相当于充电了。又贵,如此还不如用B。
??值得注意的是,有些座充为追求火牛直充的快速效果,设计的充电电流偏高,接近1C,对于这种座充,虽然没有违反行业标准,但也不能一概以“座充是小电流慢充”一个概念来认识。不过我不建议使用这种座充。
??上面只是概括,还有为了追求“充电效果”,搞“过充加涓流补电”、“过充加脉冲”、“快速加过充加补电”的。他们需要的是给使用者留一个很好的印象,等用户的电池不行了,基本不会怪罪充电器,顶多骂一句:破电池,才用半年!
??选座充的简单方法:
??物理外观等方面不说了,只说电方面。
??选座充,最好有一个数字万用表,把空电池插入充电,串入万用表量充电电流,在250至350mA范围内比较合适,等充电器转绿灯后,马上拿下电池量电压,在4.15至4.20之间比较正常,转绿灯后再串入万用表观察电流,在30至50mA范围内比较合适。如能选出这样的国产座充,包你使用没问题,何必花冤枉钱买原装的呢?当然我是说国产中符合标准的,合格的产品。
??需要说明的是:
??品牌座充基本没有智能,那一排五金接触片,除正负极外,其余的都是摆着让你看的(个别有一个热敏电阻的接触端有用)。但了解了原装座充智能的实现方法,对智能也不用太神秘太追求了。
??(现在知道上面说的有些电池为什么要简化材料了吧?)
??产品参数都有一定的离散性,有些品牌座充截止电压超过4.2V,但只要不超过4.25V,是允许有一定误差的,对电池有影响,但影响不大。(我测量过MOTOROLA原装的,最高的有4.23V)
??三、旅行充
??我说的旅行充指的是放上一只电池,直接插入交流电源充电的那种,不要和直接插手机充电的火牛混淆。
??旅行充的特点是使用方便,不必象座充那样准备两样东西。即使出问题也不会殃及手机。
??旅行充简单地说就是把火牛和座充的电池充电部份合为一体。早期的旅行充电源部份只是简单的电容降压电路,容易出故障也不安全。目前的旅行充基本都是开关电源了,稳定性不错(当然也要看牌子)。我随机抽查测试过5只GD93旅行充,三天三夜一直插在交流电源上,电池充满了就再换上空的,连续长时间工作没一只出问题。当然,我这里没问题不代表你不会出问题,用户使用时应在充电完毕后把旅充从交流电拔下。
??有些旅充上标有智能、CPU控制,那是厂家的事,不要相信。
??按照选择座充的几点选择旅充,没有智能又有什么关系呢?国产的也很好用。当然我是说国产中符合标准的,合格的产品。
??不想再多说了。充电器真是五花八门,我还没将仿原装的、不合格的包括进去。不同的产品,不同的牌子,不同的时期,情况不同,大家的概念不可一成不变。
??特别是,市场上每月成百万只的不合格充电器实际上都到了消费者手中,这些充电器使用不当极易损坏电池,比如说充电14小时等等。
??我的建议是:对于原装直充,充满加2小时;对于国产直充,不用;对于原装座充,随便(但也不能太随便);对于国产座充,充满加2小时,对于国产旅行充,充满加1小时。国产指符合标准的合格品。以上只是建议,可能并不十分准确,但总之没必要充电14小时,即使新电池,只要是锂电,也没有所谓的“激活”的概念,这另外说。
??我是怎样充电的?
??我是:找能过充的充电器,把电池充到4.25V以上,很好用,延长很多时间。但我的电芯坏了马上换,我追求的是待机时间,不是电池寿命。你们呢?
??谢谢!如有错别字病句,将就吧。
??作者BATTERY
??zhuangcs@163.net
??转载请保持完整,并注明作者和出处。
??锂电芯和手机电池的生产过程
??锂电芯的生产过程不说前面的材料制备、卷绕、注液、封装等过程,只说与我们有联系的最后化成、分容的过程。
??封装好的锂电芯每只都卡入象立柜式的分容柜上,电芯厂这样的立柜很多,一排排的,每个柜子上可以放几百只电芯,即几百个检测点。实际上这些柜子就是象充电器一样的东西,只不过它可以同时为大量的电芯充电,并通过电脑管理得到每一个检测点的数据。锂电芯在这里化成得到容量,并知道容量的大小,就是分容。通过分容,确定了电芯的等级,比如说063048,达到700至750mAh的算A级,而仅达到650至700mAh算B级。那么今后A级的就可以多卖几块钱,而B级的就可以低价卖出,C级就可以廉价卖给专门加工垃圾电池的“山寨”厂。(当然,确定等级还要看内阻等指标)
??从这一点我们可以看出,锂电芯生产出后是“有电”的,并不是有些人认为的处于“没电”的状态,而需要在使用前“激活”。
??生产出的锂电芯是不能马上销售的,应该入库最少保存15天,在这个期间,有些内在的弊病就表现出来了,比如说自放电过大等等,在库里达到保存期限的电芯,在得到订单后,再拿出来再次检测再次分容,就是说再次充放电,把容量达不到等级,或质量出现问题的淘汰掉,然后以保持50%左右的电量交给销售部门,最后到手机电池块组装厂手中。
??从这一点我们又可以看出,电芯出厂时是“有电”的。
??电池组装厂一般都具备分容设备,只是规模没有电芯生产厂那么庞大,在收到电芯厂的电芯后,为了避免被电芯厂欺骗,和对消费者负责,把即将用于电池组装的电芯再次分容,通过这个过程,总可以挑出一些不符合要求的电芯,与电芯厂退换。
??我们又看出,电芯又经过了充放电,是“有电”的。所以有些客户拿到电池就有两格电,是正常的。
??经过这些过程的电池,没有什么“激活”的概念。
??有些原装电池刚买时不能开机,有几个原因,一是保护板死锁,电池没有输出电压,这样的电池在瞬间充电后就恢复电压,马上就“有电”了,这到是激活。再有就是放置时间太长,因为原装手机电池几乎不是手机厂生产的,电池从生产出到与手机配套再到消费者手中,可能时间比较长,此时电芯的电压低到了2.5V以下,而保护板的下限截止电压是2.5V,此时电池没有输出,但并不证明电芯没有电,电芯在2.2V以上,还是“活”的,对于这样的电池我们拿来正常充电使用就是了。
??打个比方,假如一只电池,我已经把它经过3次的14小时充电,但是我不说,卖给了你,而你不知道,是否还有必要再做3次的14小时充电呢?(当然,上面的分容过程没有持续14小时,但都是以达到电芯的设计容量为检测依据的)
??那充14小时是不是可以延长时间呢?绝对是,但那是过充,是在压榨电芯,过充会缩短锂电芯的使用寿命。如果想延长使用时间,正确的做法是采用新型大容量的电芯,改进电池产品,而不是压榨现有的电芯。比如说,MOTOROLA V998锂电,标签上印的容量是580mAh,原装电开始时使用的是松下电芯30486(当然现在使用的并不止松下一种),标称容量600mAh,实际容量有的可以达到690mAh,这样的电芯,再压榨也比不上现在的主流品牌的063048这一款式的电芯,基本都已经达到了750mAh了,这就是大家使用天音礼品电池的待机时间大于原装电池的原因(也不绝对,有些原装电池也使用大容量电芯了,虽然标签上印的容量还是580mAh没改)。
??新手机拿到手时,经常尝试功能设置,学习使用,不停地把玩,虽然没打电话,但此时的耗电也是很惊人的,或者说虽然没打电话,仅发了几个短消息,而输入汉字使用了很长时间,这时耗电也是惊人的。所谓惊人是相对于纯粹待机时使用的电量。等过了几天,手机不再新鲜了,电也就省下了,感觉到电池好用了。
??锂电芯在充放电20-50次时会有一个百分之几的容量衰减,然后容量才会稳定,大的甚至达到6%左右,既然这样,明知道它今后会有一个衰减,在开始时我们何必费那么多时间等三个14小时呢?
??其实根本一点就是,手机是为人服务的,而不是人为手机服务。
??BATTERY
??zhuangcs@163.net
??转载请注明作者和出处,并保持完整。
??battery (北京) 2001-12-19 21:44
??有关“新电池激活,充电12-14小时”误解的更正
??在论坛的许多地方,都看到这样的说法,似乎已经成为了经典。但真理如果离开的特定的条件,就变成了谬误。
??1、12-14小时的由来:第一代的镍镉电池,是需要小倍率充电的,一般建议充电电流1/10C,比如你的电池容量是600mAh的,那么1C就是600mA,1/10C就是60mA。因此,充满电需要10多个小时,对于镍镉电池,小倍率充电有好处。
??2、目前手机所配的电池情况:主流手机基本上都是锂离子电池,离我们印象最近的应该是3210,配的是镍氢电池,在我们周围好像找不出用镍氢电池的手机了。
??3、锂离子电池的知识:我们只说容量一方面。衡量一个锂离子电池的容量有两个检测方法:1C充、0.2C放;0.2C充、0.2C放,不管用什么充电制式,都应该达标。因为锂离子电池已经不同于以前的镍镉电池了,1C的高倍率充电已经可以平常接受,而且也是必须应该接受的了。而如果一个600mAh的电池以1C充电,1小时左右应该充饱了,如果手机直充是这样设计的(很多都是0.5C-0.8C),12-14小时是无稽之谈。
??以GB/T18287 2000国家标准所规定的,当恒流充电至4.2V,转恒压,当电流下降到0.01C时即认为充电终止。例如充电器充电电流是0.5C,充600mAh的电池,2小时左右充电电流会降到6mAh,此时认为已经充饱。为什么会降到0.01C呢?因为已经饱了,这是电芯的反映。
??其实对镍氢电,国家标准也已经规定了高倍率充放电的指标,现在我不多谈。
??4、什么算“激活”?锂离子电池本身就是“活”的,假如设计容量600mAh,我虽然充电2小时就饱了,然后放电,可以得到容量600mAh,设计的容量达到了就可以了,这有什么活不活的问题呢? 技术监督部门执行国家标准,检测容量是用1C充电的,然后放,5次中有一次容量达到算合格。 所以正常使用,正常充电即可,从新电池就这样用下去吧,不用担心“激不活”。
??5、充14小时是骗自己:用手机直充,2小时左右已经满了,剩下的时间是“烤”机时间,如手机的充电控制有误差(有的),那么就是考验电池的时间。用不过关的座充(市场上太多了)充电14小时,你的电池还没开始为你卖命就先过了一劫,好狠心呀!
??BATTERY
??zhuangcs@163.net
??转载请注明作者和出处,并保持完整。
??镍氢电池简单知识
??镍氢电池规范叫法:金属氢化物镍电池
??标称电压(表示电池电压的近似值):nX1.2V。(以3508氢电为例,n=3)
??终止电压(规定放电终止时):nX1.0V。
??充电制式:(恒流,在以0.2C放电至终止电压后开始恒流充电)
??1、0.4C充电:以0.4C充电3.5h
??2、完全充电:以0.1C充电16h
??放电性能:(只说其一,与大家关系密切的)
??0.2C放电:以0.2C放电至终止电压,放电时间应不小于5h。
??国家技术监督部门鉴定氢电容量,是按照0.4C的充电制式充电,并按照0.2C的放电制式放电的。
??完全充电是用于鉴定电池的储存性能的,在储存12个月后,经完全充电后,以0.2C放电,时间不应低于4h。
??过充电性能:0.4C充电结束后,继续以0.1C充电48h,应不变形、不漏夜、不冒烟、等等。
??以上是对氢电国家标准GB/T18288-2000的简单描述,由此我们可以看出几个问题:
??1、对于氢电,完全充电有好处,可以充的更饱,好象就是大家的激活概念。
??2、但是,完全充电是有条件的,那就是0.1C,但市场上的充电器不会设计这么小的充电电流(以3508氢电计,应是50mA),如果用普通的充电器16小时,要么充电器充满后已经截止,剩下是浪费时间,要么充满后的涓流过大造成过充。但氢电抗过充的能力比锂电强的多。即使这样我们也不应该去考验它呀。
??3、10几个小时的充电时间概念是从氢电时延续来的,但对于锂电已经不适用了。氢电的规范有一个完全充电的条款,但是有条件的。而锂电根本没有相应的条款,只不过在检测前给一个预循环,而预循环充电恒流到4.2V即结束,根本没有后面的横压补电过程。锂电不用所谓的“激活”。电池生产厂根本没有什么激活不激活的过程,生产出的电池都是活的,只是氢电不适宜长时间储存,时间长了会“死”,建议大家氢电不用时,每三个月进行一个充放循环,并充满保存。保存温度不能过高。(柜台内被射灯照射很长时间的不要买,储存很长时间的不要买)
??4、氢电充饱后电压是nX1.45V,以3508氢电为例是4.35V,市场上的品牌座充,如果充氢电满意,则绝对不能充锂电,如果充锂电满意则充氢电不饱,但不会损坏。因为这种座充没有判断电池类型的能力,只是固定好了一个截止电压。
??5、所以,我们在市场上看到的旅行充侧面有一个锂电、氢电的选择开关,实际上就是切换截止电压的。
??6、手机电池是一个比较新的东西,而且还在发展当中,我国也是经过两年左右的时间,制订出了几个标准,今年4月公布,7月开始执行。记得当时讨论时我们也是考虑了方方面面的东西,参考了国内外的许多标准,应该比大家考虑的更周到,也更合理吧。还有,电化学方面的新技术、新工艺、新材料时刻都在变化的,以前的知识放到现在并不是完全正确的,而且即使现在正确的概念,换了特定的条件,也就不成立了。比如说,普遍说座充是小电流慢充,有好处,但如果你买来的是设计成大电流的,上面的说法就不成立,不应以外形来定论。再比如说,MOTOROLA的手机说明书中说明新电池要充电14小时,但摩托罗拉(中国)电子有限公司又是GB/T18287的主要起草人,这本身就是矛盾的。所以,我觉得,对于电池和充电器,不应公式化。

关键字:手机  充电  知识

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0531/article_9437.html
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