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手机锂电池充电的知识
( 发表时间:2011-5-25 10:59:48 )

                     关于手机锂电池充电的知识 


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。)

    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。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。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。

    手机电池需要专门的电池测试仪进行综合测试。

    深圳市德工电子科技有限公司(www.szdegong.com)的电池测试仪就是专门针对这些类电池检测的高精度仪器。

德工仪器-电池综合测试仪系列有:

                             1-2节10V电池测试仪

                             1-4节20V电池综合测试仪

                             1-6串30V30A电池组测试仪

 

 

   
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。

(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),

"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。

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。

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。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。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。不建议使用这种座充。

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。

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)。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。

(3)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)。

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