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。常见的正极材料重要成分为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。锂离子的移动出现了电流。
化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,要考虑的实际问题要多得多:正极的材料要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料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,在锂离子电池中几乎不会出现这种反应。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。重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。
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BatteryInformation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,假如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。