從手機到汽車鋰電池簡單/復雜應用詳解（上）

電動汽車中的鋰電池我們花費了太多筆墨，這是因為這里的情況最復雜。下面我們說說鋰電池常見的說法。

關于鋰電池的各種謠言（一）

謠言一：新電池買來要充放三次才會激活？

這是從多年前鎳鎘電池復制過來的說法，鋰電池的激活是在工廠里進行的，原材料經過合漿、涂布、切片、輥壓、疊片、組裝電芯、烘烤、注電解液、化成、大電流測試，后就算完成了激活。普通人家里也沒有這種設備。這種建議甚至在某品牌的手機說明書中出現過，也許是寫說明書的人一直復制從前的版本，沒有發現錯誤。

鋰電池買來時你會發現大都還剩余30%左右電量，這是工廠庫存時最理想的剩余電量。

鋰電池激活過程，這種設備你有么？

謠言二：鋰電池要用光電再充？

這也是來自10年前鎳鎘的說法，那種電池有記憶效應，所以要放光后再充。之前我們在充放百分比對壽命的影響中有個例子：

工廠標注：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，但循環次數一個是之前的4倍，一個是之前的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壽命”。0%-100%屬于深充深放，是最耗費壽命的一種用法。所以手機電池隨用隨充，不要追求時時刻刻滿電，也不要經常用到自動關機，這樣對電池壽命最有益。

但還需要注意的是，我們把手機、平板用到自動關機時并不是電池電量0%的時候，一般來說手機廠商設計電池電壓低于3.0V時就自動關閉了，實際電池放電到2.7V以下才會傷到電池，3.0V時電池里至少還有5%的剩余電量，所以即便用到自動關機也不要太擔心傷到電池，只不過每次都用這么光也算準深充深放了。

謠言三：邊打電話邊充電，手機會爆炸？

這個謠言的依據可能是，這樣做會導致電池溫度比僅充電時溫度高。如果說溫度會更高還是有一定道理的，因為充電時能量轉化效率通常只有85%，剩下15%的能量就是廢熱；打電話時基帶芯片也處于工作狀態，也在發熱，尤其是打電話時手機的一側還貼在散熱不好的臉上，這3個因素都加重了電池上的溫度。

但如果真像謠言中所說，你每周你都應該聽說某某同事被炸到臉了吧？所以真相是只會造成手機電池內部溫度升高，并沒有太嚴重后果。

關于鋰電池的各種謠言傳言（二）

謠言四：充電時間不要超過12小時，轉綠燈后多充1小時可以多充10%電量？

為了防止電池爆炸，行業內是按十億分之一級別故障率設計的，但不論過程和工藝如何控制，單一步驟都達不到這么高的安全程度，所以采用的是兩級。充電器上有一級，電池保護板上有一級。每一級保證十萬分之一的故障率是可以實現的，那么兩個同時出問題導致電池爆炸就是百億分之一。

充電器一側是這樣設計的，先采用恒流方式充電，在充到大約75%電量時以4.2V的恒壓方式充電，這時電流會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，直到電流小于某個值，比如20mA，然后綠燈亮起。

接下來充電器做什么事呢？這要看你采用什么控制芯片來做充電器了。芯片的控制方式決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斷充電回路，那么在座充上再放置10個小時也是毫無影響。

2、座充繼續進行恒壓充電，并嚴格控制電壓不超出4.2V，無疑再多充幾小時，確實可以增加電量。不過從轉綠燈到4.2V的過程中增加不到0.1%的電量，沒什么用。

3、Maxim的1679芯片在很多手機中內部也會看到，它采用脈沖方式充電，它在顯示綠燈的時候，就是電池已經100%充飽了，當然再放置一個小時，它也不會過充。也就是說不但很多充電器綠燈時就停止充電了，連手機本身都拒絕再充入電流了。

4、座充繼續充電，但是它的電流控制很糟糕，不小心就使電池超出了4.2V，而且繼續往上跑。那過充就發生了，什么時候電壓到了5V就離爆炸不遠了，不過除了充電器外，電池一側也有保護，所以垃圾充電器賣的很多，電池爆炸的事情卻不常見。

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

謠言五：夜間電網電壓波動比較大，鋰電池比較嬌貴，所以不要夜間充電？

如果真是這樣，全世界每天晚上都壞掉好幾百萬顆電池，早起起來一看，電池廢了？實際情況是從220V市電變到5V電壓，再從5V電壓變換到給電池充電的電壓，中間經過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，都不會影響到電池充電的電壓。這種謠言的說法改換一種場景就是：臺風鯰魚將登陸福建，所以請北京市民遠離公園和護城河等水域，以免危及生命安全。看上去是挺體恤人的，實際那邊臺風再大，護城河也不會因此風浪大作。

傳言：鋰聚合物電芯比18650電芯更安全？

這種說法有一定道理，爆炸分兩類：一類是電池內部短路后溫度急劇增加出現燃燒，產生爆炸；第二類是電池內部產生氣體，并沒有燃燒，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，聚合物電芯沒有封閉在固定體積內，一旦使用不當，電解液產生了氣體電芯就鼓起來了，有時還會撐破外皮，氣體泄漏出去，由于故障電池雖然也會失效，但避免了爆炸。

18650電芯也有安全閥，一旦產生氣體壓力增加到一定程度閥門會切斷電路，于是電池就沒有電壓也不能繼續使用了，但是很多國產18650的閥門并不可靠，所以相比聚合物可以鼓包的特性來說，18650電芯確實更容易爆炸。

而且采用三元材料的鋰電池只要正極物質暴露在空氣中，與其中的氧、水接觸，都極易發生燃燒，我從前還認為松下、三洋這些品牌的不會，只有國產的垃圾電芯才會燃燒、爆炸，后來看過一期鋰電池爆炸的科普節目，發現只要刺穿18650電芯他們全部都會燃燒。進口高檔和國產只是在安全閥門上有差異才導致了進口的更安全。

傳言：電量顯示為什么經常不準？

移動設備的電池電量顯示目前有2種做法，一種是蘋果早在iPhone3GS就開始用的庫侖計測電量，是統計流過的電荷數量，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，橫軸是時間。手機生產中采購同一型號電池，一致性好的電池的放電曲線幾乎相同，把電量百分比對應的電壓點記錄下來，就可以形成一個【電壓-電量】的對照表，只要測量電壓，就能對應知道剩余電量。這就是電壓擬合的原理。但我們會發現，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，一個溫度對應一條線，兩個綠點是電壓相同的點，按剛剛【電壓-電量】對照表去顯示電量，就會造成10%的誤差，那么你說這不要緊，可以在5℃、15℃、25℃、35℃……不同溫度下測試后多做幾張對應表，顯示電量前先測溫度，再判斷用哪張【電壓-電量】對照表，問題不就解決了嗎？沒錯，這樣確實能進一步減少誤差，但我要說，放電曲線的變化還隨負載也有相當大的變化呢，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種負載×q種壽命點--電量】的對照表嗎？差不多得了，又不是做實驗。于是低成本的移動設備不愿意用庫侖計，也就干脆不用數字顯示了，成本又高又不準，干脆設四個LED燈，每個燈代表25%電量，管他準不準。