從手機(jī)到汽車鋰電池簡(jiǎn)單/復(fù)雜應(yīng)用詳解（上）

電動(dòng)汽車中的鋰電池我們花費(fèi)了太多筆墨，這是因?yàn)檫@里的情況最復(fù)雜。下面我們說(shuō)說(shuō)鋰電池常見(jiàn)的說(shuō)法。

關(guān)于鋰電池的各種謠言（一）

謠言一：新電池買來(lái)要充放三次才會(huì)激活？

這是從多年前鎳鎘電池復(fù)制過(guò)來(lái)的說(shuō)法，鋰電池的激活是在工廠里進(jìn)行的，原材料經(jīng)過(guò)合漿、涂布、切片、輥壓、疊片、組裝電芯、烘烤、注電解液、化成、大電流測(cè)試，后就算完成了激活。普通人家里也沒(méi)有這種設(shè)備。這種建議甚至在某品牌的手機(jī)說(shuō)明書中出現(xiàn)過(guò)，也許是寫說(shuō)明書的人一直復(fù)制從前的版本，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。

鋰電池買來(lái)時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)大都還剩余30%左右電量，這是工廠庫(kù)存時(shí)最理想的剩余電量。

鋰電池激活過(guò)程，這種設(shè)備你有么？

謠言二：鋰電池要用光電再充？

這也是來(lái)自10年前鎳鎘的說(shuō)法，那種電池有記憶效應(yīng)，所以要放光后再充。之前我們?cè)诔浞虐俜直葘?duì)壽命的影響中有個(gè)例子：

工廠標(biāo)注：每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%

每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%

每次電量的循環(huán)都在50%-100%，1C放，0.3充，1800次后容量衰減到80%

后兩種做法雖然每次只用了一半的電量，但循環(huán)次數(shù)一個(gè)是之前的4倍，一個(gè)是之前的3.6倍，所以全壽命期放出的能力還是比深充深放的方式多1倍。這就是所謂的“淺充淺放有利于延長(zhǎng)壽命”。0%-100%屬于深充深放，是最耗費(fèi)壽命的一種用法。所以手機(jī)電池隨用隨充，不要追求時(shí)時(shí)刻刻滿電，也不要經(jīng)常用到自動(dòng)關(guān)機(jī)，這樣對(duì)電池壽命最有益。

但還需要注意的是，我們把手機(jī)、平板用到自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)并不是電池電量0%的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)手機(jī)廠商設(shè)計(jì)電池電壓低于3.0V時(shí)就自動(dòng)關(guān)閉了，實(shí)際電池放電到2.7V以下才會(huì)傷到電池，3.0V時(shí)電池里至少還有5%的剩余電量，所以即便用到自動(dòng)關(guān)機(jī)也不要太擔(dān)心傷到電池，只不過(guò)每次都用這么光也算準(zhǔn)深充深放了。

謠言三：邊打電話邊充電，手機(jī)會(huì)爆炸？

這個(gè)謠言的依據(jù)可能是，這樣做會(huì)導(dǎo)致電池溫度比僅充電時(shí)溫度高。如果說(shuō)溫度會(huì)更高還是有一定道理的，因?yàn)槌潆姇r(shí)能量轉(zhuǎn)化效率通常只有85%，剩下15%的能量就是廢熱；打電話時(shí)基帶芯片也處于工作狀態(tài)，也在發(fā)熱，尤其是打電話時(shí)手機(jī)的一側(cè)還貼在散熱不好的臉上，這3個(gè)因素都加重了電池上的溫度。

但如果真像謠言中所說(shuō)，你每周你都應(yīng)該聽(tīng)說(shuō)某某同事被炸到臉了吧？所以真相是只會(huì)造成手機(jī)電池內(nèi)部溫度升高，并沒(méi)有太嚴(yán)重后果。

關(guān)于鋰電池的各種謠言傳言（二）

謠言四：充電時(shí)間不要超過(guò)12小時(shí)，轉(zhuǎn)綠燈后多充1小時(shí)可以多充10%電量？

為了防止電池爆炸，行業(yè)內(nèi)是按十億分之一級(jí)別故障率設(shè)計(jì)的，但不論過(guò)程和工藝如何控制，單一步驟都達(dá)不到這么高的安全程度，所以采用的是兩級(jí)。充電器上有一級(jí)，電池保護(hù)板上有一級(jí)。每一級(jí)保證十萬(wàn)分之一的故障率是可以實(shí)現(xiàn)的，那么兩個(gè)同時(shí)出問(wèn)題導(dǎo)致電池爆炸就是百億分之一。

充電器一側(cè)是這樣設(shè)計(jì)的，先采用恒流方式充電，在充到大約75%電量時(shí)以4.2V的恒壓方式充電，這時(shí)電流會(huì)因電池電壓的增高而慢慢下降，充電器在不斷判斷電流大小，直到電流小于某個(gè)值，比如20mA，然后綠燈亮起。

接下來(lái)充電器做什么事呢？這要看你采用什么控制芯片來(lái)做充電器了。芯片的控制方式?jīng)Q定之后充電器做什么事。

1、TI的BQ2057系列充電芯片，Linear的LT1800系列就是讓座充徹底關(guān)斷充電回路，那么在座充上再放置10個(gè)小時(shí)也是毫無(wú)影響。

2、座充繼續(xù)進(jìn)行恒壓充電，并嚴(yán)格控制電壓不超出4.2V，無(wú)疑再多充幾小時(shí)，確實(shí)可以增加電量。不過(guò)從轉(zhuǎn)綠燈到4.2V的過(guò)程中增加不到0.1%的電量，沒(méi)什么用。

3、Maxim的1679芯片在很多手機(jī)中內(nèi)部也會(huì)看到，它采用脈沖方式充電，它在顯示綠燈的時(shí)候，就是電池已經(jīng)100%充飽了，當(dāng)然再放置一個(gè)小時(shí)，它也不會(huì)過(guò)充。也就是說(shuō)不但很多充電器綠燈時(shí)就停止充電了，連手機(jī)本身都拒絕再充入電流了。

4、座充繼續(xù)充電，但是它的電流控制很糟糕，不小心就使電池超出了4.2V，而且繼續(xù)往上跑。那過(guò)充就發(fā)生了，什么時(shí)候電壓到了5V就離爆炸不遠(yuǎn)了，不過(guò)除了充電器外，電池一側(cè)也有保護(hù)，所以垃圾充電器賣的很多，電池爆炸的事情卻不常見(jiàn)。

最后一種是典型的垃圾充電器，你如果是手機(jī)插用這種東西充電，手機(jī)內(nèi)部的充電管理芯片也能在充滿時(shí)切斷電流。但如果你是把電池拿出來(lái)接在這類充電器上，那說(shuō)不定就要鼓包，甚至爆炸了。

謠言五：夜間電網(wǎng)電壓波動(dòng)比較大，鋰電池比較嬌貴，所以不要夜間充電？

如果真是這樣，全世界每天晚上都?jí)牡艉脦装偃f(wàn)顆電池，早起起來(lái)一看，電池廢了？實(shí)際情況是從220V市電變到5V電壓，再?gòu)?V電壓變換到給電池充電的電壓，中間經(jīng)過(guò)好幾道電壓變換的步驟，每一步的輸出電壓都是合格的。即便220V那端再怎么波動(dòng)，都不會(huì)影響到電池充電的電壓。這種謠言的說(shuō)法改換一種場(chǎng)景就是：臺(tái)風(fēng)鯰魚(yú)將登陸福建，所以請(qǐng)北京市民遠(yuǎn)離公園和護(hù)城河等水域，以免危及生命安全?？瓷先ナ峭w恤人的，實(shí)際那邊臺(tái)風(fēng)再大，護(hù)城河也不會(huì)因此風(fēng)浪大作。

傳言：鋰聚合物電芯比18650電芯更安全？

這種說(shuō)法有一定道理，爆炸分兩類：一類是電池內(nèi)部短路后溫度急劇增加出現(xiàn)燃燒，產(chǎn)生爆炸；第二類是電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，并沒(méi)有燃燒，氣體撐爆了外殼。聚合物電芯很大程度上避免了第二類爆炸的原因，聚合物電芯沒(méi)有封閉在固定體積內(nèi)，一旦使用不當(dāng)，電解液產(chǎn)生了氣體電芯就鼓起來(lái)了，有時(shí)還會(huì)撐破外皮，氣體泄漏出去，由于故障電池雖然也會(huì)失效，但避免了爆炸。

18650電芯也有安全閥，一旦產(chǎn)生氣體壓力增加到一定程度閥門會(huì)切斷電路，于是電池就沒(méi)有電壓也不能繼續(xù)使用了，但是很多國(guó)產(chǎn)18650的閥門并不可靠，所以相比聚合物可以鼓包的特性來(lái)說(shuō)，18650電芯確實(shí)更容易爆炸。

而且采用三元材料的鋰電池只要正極物質(zhì)暴露在空氣中，與其中的氧、水接觸，都極易發(fā)生燃燒，我從前還認(rèn)為松下、三洋這些品牌的不會(huì)，只有國(guó)產(chǎn)的垃圾電芯才會(huì)燃燒、爆炸，后來(lái)看過(guò)一期鋰電池爆炸的科普節(jié)目，發(fā)現(xiàn)只要刺穿18650電芯他們?nèi)慷紩?huì)燃燒。進(jìn)口高檔和國(guó)產(chǎn)只是在安全閥門上有差異才導(dǎo)致了進(jìn)口的更安全。

傳言：電量顯示為什么經(jīng)常不準(zhǔn)？

移動(dòng)設(shè)備的電池電量顯示目前有2種做法，一種是蘋果早在iPhone3GS就開(kāi)始用的庫(kù)侖計(jì)測(cè)電量，是統(tǒng)計(jì)流過(guò)的電荷數(shù)量，所以精確度很高。另一種是電壓擬合方式判斷電量，這種方式誤差大。

這是一個(gè)容量2600mAh三元材料鋰電池，1A放電，25℃下的放電曲線，縱軸是電壓，橫軸是時(shí)間。手機(jī)生產(chǎn)中采購(gòu)?fù)恍吞?hào)電池，一致性好的電池的放電曲線幾乎相同，把電量百分比對(duì)應(yīng)的電壓點(diǎn)記錄下來(lái)，就可以形成一個(gè)【電壓-電量】的對(duì)照表，只要測(cè)量電壓，就能對(duì)應(yīng)知道剩余電量。這就是電壓擬合的原理。但我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，A段電壓隨電量變化比較明顯，B段電量變化很多，但電壓不怎么變。所以B段電量顯示的誤差就更容易大。這是誤差產(chǎn)生的原因之一。

同一顆電池不同溫度下放電曲線不同，上圖就是剛剛那顆電池在15℃和25℃下的放電曲線，一個(gè)溫度對(duì)應(yīng)一條線，兩個(gè)綠點(diǎn)是電壓相同的點(diǎn)，按剛剛【電壓-電量】對(duì)照表去顯示電量，就會(huì)造成10%的誤差，那么你說(shuō)這不要緊，可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同溫度下測(cè)試后多做幾張對(duì)應(yīng)表，顯示電量前先測(cè)溫度，再判斷用哪張【電壓-電量】對(duì)照表，問(wèn)題不就解決了嗎？沒(méi)錯(cuò)，這樣確實(shí)能進(jìn)一步減少誤差，但我要說(shuō)，放電曲線的變化還隨負(fù)載也有相當(dāng)大的變化呢，還隨電池所處的壽命周期的位置也有小幅度變化呢。你難道為了顯示電量，要做出一張【n種溫度×m種負(fù)載×q種壽命點(diǎn)--電量】的對(duì)照表嗎？差不多得了，又不是做實(shí)驗(yàn)。于是低成本的移動(dòng)設(shè)備不愿意用庫(kù)侖計(jì)，也就干脆不用數(shù)字顯示了，成本又高又不準(zhǔn)，干脆設(shè)四個(gè)LED燈，每個(gè)燈代表25%電量，管他準(zhǔn)不準(zhǔn)。