Conocimientos técnicos sobre el uso y mantenimiento de baterías de litio.

¿Cómo mantener la batería de litio de nuestra máquina del amor es correcta? Este problema ha sido plagado por muchos usuarios leales de teléfonos móviles, incluido yo. Después de consultar alguna información, tuve la oportunidad de consultar a un Ph.D. en electroquímica y subdirector de un conocido instituto de investigación de baterías en China. Escribiré algunos conocimientos y experiencias relevantes obtenidos recientemente para los lectores.

El material del electrodo positivo de una batería de iones de litio generalmente consiste en un compuesto activo de litio y el electrodo negativo es un carbono de una estructura molecular especial. El componente principal del material de electrodo positivo común es LiCoO2. Durante la carga, el potencial aplicado a los dos polos de la batería obliga al compuesto del electrodo positivo a liberar iones de litio y se incrusta en el carbono en el que las moléculas del electrodo negativo están dispuestas en una estructura de hoja. En el momento de la descarga, los iones de litio se precipitan del carbono de la estructura de la hoja y se recombinan con el compuesto del electrodo positivo. El movimiento de los iones de litio produce una corriente.

Aunque el principio de la reacción química es muy simple, en la producción industrial real, existen muchos problemas prácticos a considerar: el material del electrodo positivo necesita aditivos para mantener la actividad de carga y descarga múltiple, y el material del electrodo negativo necesita para ser diseñado a nivel de estructura molecular. Contiene más iones de litio; el electrolito que se llena entre los electrodos positivo y negativo debe tener una buena conductividad y reducir la resistencia interna de la batería, además de ser estable.

Aunque las baterías de iones de litio tienen poco efecto memoria que las baterías de níquel-cadmio, el principio del efecto memoria es la cristalización, y esta reacción apenas se produce en las baterías de litio. Sin embargo, las baterías de iones de litio todavía tienen una capacidad reducida después de múltiples ciclos de carga y descarga, que son complicados y diversos. Principalmente el cambio de los propios materiales positivos y negativos. Desde el punto de vista molecular, la estructura del agujero que contiene iones de litio en los electrodos positivo y negativo se colapsará y bloqueará gradualmente. Desde el punto de vista químico, los materiales positivos y negativos se pasivan y se producen reacciones secundarias para producir otros compuestos estables. Físicamente, se desprenderá gradualmente el material del electrodo positivo y, al final, se reducirá finalmente la cantidad de iones de litio en la batería que pueden moverse libremente durante la carga y descarga.

La sobrecarga y la descarga excesiva causarán daños permanentes a los electrodos positivo y negativo de las baterías de iones de litio. Desde una perspectiva molecular, se puede entender intuitivamente que una descarga excesiva hará que el carbono del ánodo libere excesivamente iones de litio, provocando el colapso de la estructura laminar. La sobrecarga difícilmente conectará demasiado litio en la estructura de carbono negativa, y algunos de los iones de litio ya no se liberarán. Esta es la razón por la que las baterías de iones de litio suelen estar equipadas con un circuito de control de carga y descarga.

Las temperaturas inadecuadas harán que otras reacciones químicas dentro de la batería de iones de litio formen compuestos que no queremos ver, por lo que existen separadores protectores de temperatura controlada o aditivos de electrolitos entre los electrodos positivos y negativos de muchas baterías de iones de litio. Cuando la temperatura de la batería aumenta hasta cierto punto, los poros de la membrana compuesta se cierran o el electrolito se desnaturaliza, y la resistencia interna de la batería aumenta hasta que se rompe el circuito y la batería ya no se calienta a asegúrese de que la temperatura de carga de la batería sea normal.

¿Y la carga y descarga profundas pueden mejorar la capacidad real de las baterías de iones de litio? Los expertos me dijeron claramente que esto no tiene sentido. Incluso dijeron que la llamada "activación" de los tres primeros de carga completa y descarga, en el conocimiento de sus dos médicos, no puede averiguar qué es necesario. Sin embargo, ¿por qué muchas personas cambian la capacidad indicada en Información de la batería después de una carga profunda? Se mencionará más adelante.

Las baterías de iones de litio generalmente tienen chips de administración y chips de control de carga. Entre ellos, hay una serie de registros en el chip de gestión, que contienen valores como capacidad, temperatura, ID, estado de carga y número de descargas. Estos valores cambiarán gradualmente durante el uso. En mi opinión personal, la función principal de utilizar el enfoque "el uso debe cargarse por completo una vez al mes aproximadamente" en las instrucciones debe ser corregir los valores incorrectos en estos registros para que el control de carga de la batería y la capacidad nominal coincidan con la situación real. de la batería.

El chip de control de carga controla principalmente el proceso de carga de la batería. El proceso de carga de la batería de iones de litio se divide en dos etapas, la fase de carga rápida de corriente constante (cuando el indicador de la batería es amarillo) y la fase de disminución de la corriente de voltaje constante (la luz indicadora de la batería parpadea en verde. Durante la fase de carga rápida de corriente constante , el voltaje de la batería aumenta gradualmente. El voltaje estándar de la batería se transfiere a la etapa de voltaje constante debajo del chip de control, el voltaje ya no aumenta para garantizar que no se sobrecargue, y la corriente disminuye gradualmente a cero a medida que el la energía de la batería aumenta y la carga finalmente se completa.

El chip de estadísticas de electricidad puede calcular la energía de la batería registrando la curva de descarga (voltaje, corriente, tiempo), que es el valor wh que leemos en BatteryInformation. Después de que la batería de iones de litio se use muchas veces, la curva de descarga cambiará. Si el chip no tiene oportunidad de leer la curva de descarga completa nuevamente, la potencia calculada no es precisa, por lo que necesitamos una carga profunda para calibrar. Chip de batería.

1. Comprensión del efecto de memoria El efecto de memoria de la batería se refiere a la falla reversible de la batería, es decir, el rendimiento que se puede restaurar después de que falla la batería. El efecto memoria es que la batería mantiene automáticamente esta tendencia particular después de haber estado sujeta a un ciclo de trabajo específico durante mucho tiempo. Esto se definió por primera vez en las baterías de níquel-cadmio, las baterías de bolsa de níquel-cadmio no tienen efecto de memoria y las baterías sinterizadas tienen un efecto de memoria. Las baterías de hidruro metálico de níquel de hoy (comúnmente conocidas como hidruro de níquel) no están sujetas a la definición de este efecto de memoria. Debido a la mejora del proceso moderno de baterías de níquel-cadmio, el efecto de memoria anterior se ha reducido en gran medida y otro fenómeno reemplaza esta definición, que es el "entramado" de las baterías a base de níquel. Generalmente, las baterías de níquel-cadmio están sujetas a estos dos tipos. El efecto combinado del efecto, mientras que la batería de níquel-hidrógeno solo se ve afectada por el efecto de memoria "reticular", y el impacto es menor que el de la batería de níquel-cadmio. En aplicaciones prácticas, los métodos para eliminar los efectos de la memoria tienen especificaciones estrictas y un procedimiento operativo. El funcionamiento inadecuado puede resultar contraproducente.

Para las baterías de níquel-cadmio, el mantenimiento normal es una descarga profunda regular: se realiza una descarga profunda cada mes (o 30 ciclos) (descarga a 1.0 v / sección, los extranjeros lo llaman movimiento), usualmente se usa tanto como sea posible O use el método de apagado para facilitar la formación del efecto de memoria, pero esto no es un ejercicio, porque el instrumento (como un teléfono móvil) no usará 1.0 v / cada sección para apagarse, debe tener un equipo o línea especial para completar el trabajo. Afortunadamente, muchos cargadores de baterías de NiMH tienen esta característica. Para las baterías de níquel-cadmio que no se han utilizado durante mucho tiempo, la capacidad de la memoria no se puede recuperar debido a la acumulación de efectos de la memoria. En este caso, se requiere una descarga más profunda (llamada extranjera de reparación), que es una batería con una pequeña corriente durante mucho tiempo. Un proceso que descarga a 0,4 v por sección requiere equipo profesional. En el caso de las baterías de NiMH, la frecuencia del ejercicio puede aliviarse eficazmente cada tres meses. Debido a que el ciclo de vida de las baterías de níquel-hidruro metálico es mucho menor que el de las baterías de níquel-cadmio, es casi imposible reparar este método.

2. ¿Es necesario activar la batería?

La respuesta es que hay que activar la batería, pero esto no es lo que tiene que hacer el usuario. He visitado la planta de producción de baterías de iones de litio. La batería de iones de litio debe someterse al siguiente proceso antes de salir de fábrica: la carcasa de la batería de iones de litio se llena con electrolito --- sellado - formado, que es carga de voltaje constante, luego descarga, por lo que se realizan varios ciclos. El electrodo está completamente sumergido en el electrolito, completamente activado y la capacidad está a la altura de los requisitos. Este es el proceso de activación. - - - Destilación, que consiste en probar la capacidad de la batería, seleccionar la batería con diferente capacidad de rendimiento (cantidad), clasificar la batería y clasificar la batería. Adaptación de capacidad, etc. La batería de iones de litio que así sale se ha activado al usuario. Las baterías de níquel-cadmio y las baterías de níquel-hidrógeno que todos usamos también se activan después de que se activan. Algunas de estas baterías requieren que la batería esté en un estado abierto. Después de la activación, la batería está sellada. Este proceso solo puede ser completado por el fabricante de la batería. Aquí hay un problema, es decir, la batería de la fábrica de la batería a la mano del usuario, este tiempo a veces es muy largo, corto un mes, largo medio año, esta vez, porque el material del electrodo de la batería estará pasivado, por lo que el fabricante recomienda que en el primer uso la batería se someta preferiblemente de 3 a 5 veces a procesos de carga y descarga completos para eliminar la pasivación del material del electrodo y lograr la máxima capacidad. Tres de los hidrógenos de níquel se emitieron en 2001. En el estándar nacional de baterías de níquel-cadmio y de iones de litio, la detección de capacidad inicial está claramente definida y la batería se puede llenar a fondo 5 veces. Cuando una vez cumple con los requisitos, la prueba se puede detener. Esta es una buena explicación del fenómeno del que estoy hablando, por lo que puede llamarlo "segunda activación", y la batería "nueva" que el usuario usa por primera vez debe intentar realizar varios ciclos de carga y descarga profunda. según mi prueba (para baterías de iones de litio), la batería de iones de litio con un período de almacenamiento de 1 a 3 meses se somete a llenado y descarga profunda, y el fenómeno de aumento de capacidad es casi inexistente. (Tengo un informe de prueba sobre la activación de la batería en el área de discusión del panel).

3. ¿Tiene que cargar 12 horas en las primeras tres veces?

Este problema está estrechamente relacionado con el problema de activación de la batería anterior, deje que la batería de fábrica en la mano del usuario tenga un fenómeno de pasivación del electrodo, para activar la batería para un ciclo de descarga profunda de carga profunda 3 veces. De hecho, si este problema se traduce en carga profunda es si se trata de cargar durante 12 horas. Entonces mi otro artículo "Sobre el tiempo de carga de las baterías de los teléfonos móviles" ya ha respondido a esta pregunta.

La respuesta es que no necesita cargar durante 12 horas. Las primeras baterías de NiMH para teléfonos móviles, debido a la necesidad de recarga y carga lenta, para lograr el estado de plenitud más perfecto, pueden tardar unas 5 horas, pero no son necesarias 12 horas. Las características de carga de corriente constante y voltaje constante de la batería de iones de litio determinan que su tiempo de carga profunda no requiere 12 horas. Para las baterías de iones de litio, algunas personas preguntarán, dado que la corriente de la batería de iones de litio en la fase de voltaje constante se reduce gradualmente, ¿es cierto cuando la corriente es pequeña hasta el infinito? Una vez tracé la curva de reducción de corriente en el tiempo durante voltaje constante y realicé múltiples ajustes de curva en ella. Se encontró que esta curva se puede aproximar a la corriente cero con una función 1 / x. En realidad, existe la batería de iones de litio. Autodescarga, esta corriente cero nunca se alcanza. Tome la batería de 600 mah como ejemplo, configure la corriente de corte en 0.01 grados (6 ma), su tiempo de carga de 1 c no exceda los 150 minutos, luego configure la corriente de apagado en 0.001 grados (0.6 ma), su tiempo de carga puede ser 10 horas: esto es imposible de obtener con precisión debido a la precisión del instrumento, pero la capacidad obtenida de 0.01 grados Celsius a 0.001 grados Celsius se calcula en solo 1.7 mah, y se intercambian más de 7 horas de uso múltiple por esto sólo tres milésimas. La capacidad de llegar no tiene ningún significado práctico. Además, existen otros métodos de carga, como el método de carga por pulsos para hacer que la batería de iones de litio alcance el voltaje límite de 4.2 v, no corta la etapa de juicio de corriente mínima y, en general, está 100% llena después de 150 minutos. Muchos teléfonos móviles utilizan la carga por pulsos. Algunas personas solían mostrar la plenitud del teléfono móvil y luego usar el cargador para cargar y confirmar la plenitud del teléfono. Este método de prueba no es riguroso. En primer lugar, la luz verde no es una base para detectar si está completamente cargada o no.

La única forma final de detectar la saturación de una batería de iones de litio es probar el voltaje de la batería de iones de litio en el estado descargado (y no descargado). La llamada reducción de la corriente de fase de voltaje constante es el propósito real de reducir gradualmente el voltaje adicional generado por la corriente de carga en la resistencia interna de la batería. Cuando la corriente es tan pequeña como 0.01 grados Celsius, como 6ma, esta corriente se multiplica por la resistencia interna de la batería (generalmente 200 m Ω dentro) es solo 1 mv, y se puede considerar que el voltaje en este momento es el voltaje de la batería sin corriente. En segundo lugar, el voltaje de referencia del teléfono móvil no es necesariamente igual al voltaje de referencia del cargador. El teléfono móvil cree que la batería completamente cargada ha llegado al cargador, pero el cargador no cree que esté lleno, pero sigue cargándose.

4. ¿Es óptima la batería recargable?

Hay un dicho que dice que si la batería recargable se usa correctamente, tendrá el mejor estado en un rango de ciclo determinado, es decir, la capacidad máxima. En este caso, las baterías selladas de NiMH y las baterías de níquel-cadmio, si se usan correctamente (como el mantenimiento regular para evitar la generación y acumulación de efectos de memoria), generalmente alcanzan su capacidad máxima a los 100 ~ 200 ciclos, como después de 120 ciclos de un batería de níquel-hidrógeno con una capacidad de fábrica de 1000 mah, su capacidad puede alcanzar los 1100 mah. Puedo ver esta descripción en los gráficos que describen las características del ciclo de las baterías de níquel en las especificaciones técnicas de casi todos los fabricantes japoneses de baterías de NiMH.

Las baterías a base de níquel tienen las mejores condiciones, generalmente alcanzan su capacidad máxima entre 100 y 200 ciclos. Para las baterías de iones de litio líquidos, no existe tal fenómeno de joroba de la capacidad de circulación, desde la fábrica de las baterías de iones de litio hasta el final del desguace de la batería. El rendimiento de su capacidad es usarlo una vez menos. Nunca he visto signos de recuperación de capacidad cuando estoy haciendo un ciclo de rendimiento con baterías de iones de litio.

Las baterías de iones de litio no son óptimas. Vale la pena mencionar que las baterías de iones de litio son más susceptibles a diferentes rendimientos debido a los cambios en la temperatura ambiente. Presentan el mejor rendimiento a temperaturas ambiente de 25 a 40 grados, y su rendimiento se ve muy comprometido a temperaturas bajas o altas. Para que su batería de iones de litio muestre completamente su capacidad, es necesario prestar mucha atención al entorno de uso para evitar fenómenos de alta y baja temperatura. Por ejemplo, el teléfono móvil se coloca en la parte delantera del automóvil y el sol directo al mediodía puede hacer que supere fácilmente los 60 grados. El tiempo de espera de la batería del usuario, en las mismas condiciones de red, no hay un usuario a largo plazo en el Sur.

5. ¿Es realmente la corriente de carga, cuanto más rápida es la carga?

Esta cuestión ya se ha abordado en el artículo "Sobre el tiempo de carga de las baterías de los teléfonos móviles". Para las baterías de níquel con carga de corriente constante, esto se puede decir, y para las baterías de iones de litio, esto no es del todo correcto.

Para la carga de baterías de iones de litio, en un cierto rango de corriente (1,5 ~ 0,5 c), aumentar el valor de corriente constante del modo de carga de corriente constante y voltaje constante no acorta el tiempo de carga de la batería de iones de litio.

6. ¿Es la corriente de salida de la carga directa igual a la corriente de carga?

Esto es para discutir el método de carga del teléfono móvil. Para la gestión de carga en el teléfono móvil, configure la salida de la misma carga directa (en realidad, llamada adaptador de corriente) como: 5.3 v600maa. La gestión de carga es el modo de conmutación (modo pwm de ajuste de ancho de pulso de alta frecuencia). Este modo de carga no utiliza completamente la capacidad de salida de carga directa del teléfono móvil. La carga directa funciona en la sección de voltaje constante y produce 5,3 v. En este momento, la corriente de carga real proviene del teléfono móvil. La gestión de carga se ajusta y debe ser inferior a 600 ma, normalmente entre 300 y 400 ma. En este momento, la corriente de salida de carga directa que todos ven no es la corriente de carga del teléfono móvil. Por ejemplo, muchas de las salidas de carga directa de Motorola son 5.0 v1a. Si la batería está realmente cargada, se utilizará por 500 pies, debido a la capacidad de la batería del teléfono móvil. También 580 mah.

En este momento, la corriente de salida del superíndice de carga directa no es igual a la corriente de carga real.

7. ¿Cuándo debería empezar a cargar durante el uso normal?

Dado que el número de ciclos de carga y descarga es limitado, la energía de la batería de litio debe recargarse tanto como sea posible. Pero encontré una tabla experimental sobre el ciclo de carga y descarga de las baterías de iones de litio. Los datos sobre el ciclo de vida se enumeran a continuación: Ciclo de vida (10% DOD):> 1000 ciclos (100% DOD):> 200 veces donde el Ministerio de Defensa es La abreviatura de la profundidad de descarga. El número de cargos está relacionado con la profundidad de descarga. El ciclo de vida al 10% DOD es mucho más largo que el del 100% DOD. Por supuesto, si convierte la capacidad total relativa a la carga real: 10% * 1000 = 100100% * 200 = 200, la carga y descarga completa de esta última es aún mejor, pero la declaración del internauta anterior debe corregirse: en circunstancias normales Debe reservar la carga de acuerdo con el principio de que la energía restante de la batería se agota y se recarga, pero si no es probable que su batería aguante todo el día durante el segundo día, debe comenzar a cargar a tiempo. Por supuesto, si está dispuesto a llevarlo de vuelta , es diferente llevar el cargador a la oficina. Y necesita cargar para hacer frente a los eventos importantes esperados que harán que la comunicación esté ocupada, incluso si la batería todavía tiene mucha energía, entonces solo carga por adelantado, porque realmente no ha perdido "1" ciclo de carga la vida. Es decir, "0. veces" y, a menudo, esta x será pequeña.

En conclusión:

1. La sobrecarga y la descarga excesiva causarán daños permanentes a los terminales positivo y negativo de las baterías de iones de litio. Por lo tanto, no importa si se usa por primera vez o se carga a diario, no es necesario que se sobrecargue ni se descargue, y se puede cargar según el tiempo indicado en el manual.

2. En circunstancias normales, debe tener la reserva para cargar de acuerdo con el principio de que la energía restante de la batería se ha agotado, pero si no es probable que su batería aguante todo el día el segundo día, debe comenzar a cargar a tiempo. .

3. Durante un período de tiempo, puede realizar una carga y descarga profunda bajo el control del circuito de protección para corregir las estadísticas de energía de la batería, pero esto no aumentará la capacidad real de su batería.

4. Las baterías no utilizadas a largo plazo deben colocarse en un lugar fresco para reducir la velocidad de su reacción de pasivación interna, y deben cargarse con una cierta cantidad de electricidad para evitar daños por sobredescarga causados por una autodescarga excesiva de la batería durante almacenamiento.

5. De hecho, no hay mucho uso en la batería a lo que prestar atención, en otras palabras, no es demasiado para considerar. Cuántas veces se puede usar una batería, quizás más diferente de las diferencias individuales en la fabricación de la batería en sí, en lugar del método de uso. Elegir una marca de teléfono móvil con buena reputación es sin duda una de las garantías para la larga vida útil de la batería.

6. La única forma de extender la vida útil de una batería de litio es extender el ciclo de carga, es decir, ahorrar energía tanto como sea posible mientras se asegura un uso normal.

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