我想了解一下锂电池的工作原理和怎么保养锂电池

　　我们爱机的锂电池究竟要如何保养才算正确？这个问题一直困扰着很多手机的忠实用户，包
　　括我。在查阅了一些资料之后，不久前有机会咨询了一位电化学专业的在读博士和国内某知
　　名电池研究所的副所长。现将最近获得的一些相关知识和心得写出来，以飨诸位读者。

　　锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳。常见
　　的正极材料主要成分为 LiCoO2 ，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离
　　子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新
　　和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。

　　化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：
　　正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳
　　更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小
　　电池内阻。

　　虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几
　　乎不会产生这种反应。但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多
　　样的。主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会
　　逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化
　　合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电
　　过程中移动的锂离子数目。

　　过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观
　　的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把
　　太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂
　　离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

　　不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所
　　以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一
　　定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保
　　电池充电温度正常。

　　而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗？专家明确地告诉我，这是没有意义的。他们
　　甚至说，所谓使用前三次全充放的“激活”，在他们两位博士的知识里，也想不通这有什么
　　必要。然而为什么很多人深充放以后 Battery Information 里标示容量会发生改变呢 ? 后
　　面将会提到。

　　锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，
　　存有容量、温度、 ID 、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。我个
　　人认为，使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正
　　这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。

　　充电控制芯片主要控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快
　　充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段 ( 电池指示灯呈绿色闪烁。恒流快充
　　阶段，电池电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升
　　高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到 0 ，而最终完成充电。

　　电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池的电量，这
　　就是我们在 Battery Information 里读到的 wh. 值。而锂离子电池在多次使用后，放电曲
　　线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也
　　就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。

　　最后我对电池的保养的看法是：

　　1. 不必刻意保证每一次都放完电了再充；

　　2. 一段时间可做一次保护电路控制下的深充放以修正电池的电量统计，但这不会提高
　　你电池的实际容量。

　　3. 长期不用的电池，应放在阴凉的地方以减弱其内部自身钝化反应的速度。

　　4. 保护电路也无力监控电池的自放电，长期不用的电池，应充入一定的电量以防电池
　　在存贮中自放电过量导致过度放电的损坏。

　　其实电池没有太多要顾及的使用注意，换句话说是顾及也没有太大用。一个电池能使用
　　多少次，也许差别更多的来自电池本身制造中的个体差异，而不是使用方法。选择具有良好
　　口碑的手机品牌，无疑是日后电池使用长寿命的保障之一。

　　由于现在绝大多数电子产品，如数码相机、移动电话、手提电脑等都采用的是锂电池，所以笔者作重讲解一下此类电池的原理。目前笔记本的主流电池都是采用的，而最普遍采用的是是锂离子(Li-ion)电池。原因是锂电（Li）在使用的同时比较危险，我们都知道锂是比较活跃的金属元素，使用时不太安全，经常会有在充电时出现燃烧、爆裂的情况出现。而锂离子电池（Li-ion）加入了能抑制锂元素活跃的成份，它是锂电池的替代产品，它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，当然也就不会出现燃烧、爆炸等危险。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与锂电池本质上的差别。从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电也随之淘汰了。区分它们的方法也相当简单：从电池的标识上就能识别，锂电的标识为Li，而锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用的所谓锂电，其实就是锂离子电池。
　　锂离子电池有着其他电池所不能比拟的优点：工作电压高；体积小、重量轻、能量高；安全快速充电；允许温度范围宽；放电电流小、无记忆效应、无环境污染等等，这些决定了它在笔记本电池中的主流地位。
　　当然锂离子电池也有自身的不足，那便是价格高、充电次数少也不能快速充电、与干电池无互换性、工作电压变化大、放电速率大，容量下降快，无法大电流放电。
　　所以对于目前的电池来说，并不能找到一类十全十美的解决方法，就算锂离子电池只能是相对来说它的固有一些优点更有利于移动罢了。

　　关于锂电池的使用，简单的讲三方面：

　　首先，锂电池不需要超常时间充电来激活，你也做不到，充电电路本来就有保护，插上也没用的

　　其次，对锂电池的激活（其实是校正充电曲线）一般出现在首次使用，长时间放置未用，或者频繁即充即用一段时间后，方法就是一次完全的充放电，之后电池就可以即用即充，只有在长时间使用后才需要再次进行再次完全充放电重新校正

　　最后，锂电池的寿命主要体现在充放电周期上，这个周期是一个绝对概念，举例如果你上次使用了30％电力，充满电，下次又使用了70％的电力，又充满电，这个刚好是一个充电周期，而不是两个，所以那些喜欢把电池使用尽再充电的玩家自己合计吧，这样做实际上加速了电池寿命的终结

　　详细介绍和图片说明请阅读全文。。。


　　解释充电周期：

　　一些误解的来源

　　每次用尽电池再充电这个是从古老的NICD电池而来的，这种镍镉电池有记忆效应，如果不放尽电量，电池会随使用次数的增加而呈现出电量愈来愈少的状态
　　后来的NIMH电池，其实已经没有明显的记忆效应，但是仍然需要经常的彻底充放电来保持其正常的电量显示，这就是某些日本镍氢充电器提供refresh功能的原理
　　而锂电池则基本上没有记忆效应，当然长时间使用后充电曲线还是会有略微失准，苹果提供了一个简单的ical提示你定时为电池进行充放电校正，但是频率不需要很高。
　　关于激活，刚出厂的锂电池需要在若干次使用后才能达到最佳状态，这个没错，但是使用10几个小时的激活是绝对没有必要的（也是没有意义的）现在的充电电路都考虑的用户使用的方便，电池充满后会自动切断充电电路，这样你才能安心睡觉不是，这个时候插不插上电源其实已经没有区别了
　　谈到充电10几个小时的习惯，这个还是要从古老的nicd或者nimh等电池的慢充模式说起，由于原先电池充电电路设计上的落后，一般为了保持电池温度的正常和防止电池受损，都使用的小电流缓慢充电的方式，而且这种电路一般情况下都没有准确的电量判断功能，所以都是建议用户充电14－16个小时这样，看看，其误差一般都在2，3个小时，如果充电流过大，过充后将对电池造成严重的伤害
　　而后来的针对nimh和现在锂电池的快速充电电路，已经有了很好的电量检测功能，就可以使用脉冲式的大电流快速充电，且还能维持电池在正常的温度范围内，而到接近电量快满的时候，为了防止过充，电路会从高电流脉冲转换为一种逐渐缩小的涓流充电，这样即使满电检测有部分偏差，由于越接近满电电流越小，在最后时刻的充电电流已经接近0，对电池没有什么损害了，这就是为什么看到锂电池前80％充电1个小时就可以完成，而充满最后20％的电却要4个小时的原因。