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手機鋰電問答
2008/11/02 22:49:12瀏覽4080|回應0|推薦3

鋰離子電池之動作原理(TOSHIBA)

昨天新買了一支NOKIA的入門款手機。因為是入門款,有超長的待機及通話時間,打算不再花錢買額外的座充和第二顆電池,但為了確保能「長久」使用新手機--尤其是「電池」,所以上網找了一下鋰電的相關知識,以下是「謬誤破除」的相關系列文章(主要出自菲菲的狗窩)。

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鋰電池第一次使用要先充 8-12 小時

大家時常聽聞手機店或者銷售人員,對於新手機(電池)都會說 "買回去要先充 8-12 小時充飽" , 就連一些配件商的使用說明,以及奇摩知識+上面一堆人都這樣說,這些人卻不知這是一項極大的錯誤

那些店員自己也不懂,不是專業人士,
加上以往的鎳氫電池的確是需要先充 8-12小時 (涓流充電以避免記憶效應)
但是鋰電池幾乎沒有記憶效應的問題,根本不需要這樣做,
而且化學特性不同

鋰電池(鋰離子電池)是現今非常方便的一種能量儲存裝置,在正確使用下是非常安全便利的,但是它的確有相當程度的風險性,所以 "正確的使用" 及 "安全裝置" 兩者是對使用者安全保障的必要條件,以下就為大家說明鋰電池的 "安全裝置" ,這樣各位就知道為何 "買回去要先充 8-12 小時充飽" 是錯誤且具有危險性的

鋰電池的充電首重安全性
鋰電池商品應用,安全性有以下幾個關卡

1.主機端或者充電器端,會有滿電電壓截止充電保護
不管是小型單 cell (單顆)的 4.2v 滿電
或者數位相機的 8.4v 兩串(兩顆串聯)
或者
筆記型電腦的 12.6v 三串(三顆串聯)
都會在上述滿電電壓或以下就截止充電,以避免過充情況發生危險

某些副廠廉價座充會將電池過充(尤其是大陸製品,用以搭配大陸製爛電池),其原因是因為產品品質不良,
或者因為廠商設計是就故意要微過充,讓使用者以為可以充比較飽,但是實際上是增加危險性及縮短電池組的壽命

2.鋰電池組本身的保護
市售商品化鋰電池組,必然會有保護電路控制充放電,保護電路主要具備三個基本功能
一  過充保護
避免鋰電池組被過充,高於設定電壓時會被切斷充電迴路(一般單 cell 通常設 4.25V),該電池組於此時只能放電,不能充電

二 過放保護
鋰電池單cell最低工作電壓需在3v以上,低於3v時會對電池本身的壽命及效能產生不可回復性的損害,所以在低於一定電壓時,保護線路會跳脫,使該顆電池無法放電,只能充電

三 短路保護
避免因電池外部線路短路造成危險,保護線路設定有短路保護,若是被外部短路,或者強大電流突然影響迴路,保護電路會跳脫,使電芯無法被充電放電,等於讓電芯與外部電路完全阻絕,以確保鋰電池芯的安全

以上三個保護是鋰電池組的基本要求,但是在某些條件下會失效,
或者沒有以上功能
I. 廠商偷料,或採用劣質保護電路板
這種情況在大陸低價商品中常見,為了成本考量,把過放線路拿掉,只留下過充與短路保護(因為過放不會造成危險),或者用廉價的 ic 或二次回收 ic.....

II. 使用者刻意取消保護功能
某些動力模型玩家,為了求瞬間大電流放電,所以只使用無保護線路的鋰電池芯,這種電池組需要特別注意安全性

III.超過原始設計承載使用
例如超過保護電路板設計的衝突波,或者連續或多次數的瞬間過充/短路,將可能使保護板故障,使保護失效

某些保護電路板還會加上溫度保險絲以及溫控 IC,其目的都是為了 "充電過程中" 或防止短路危險 的多一道保障與安全性,對於過放電是沒有幫助的


四 鋰電電芯的保護
鋰電池在生產時就考慮到有風險性,除了商品化產品必須經過 UL 安全性認證才可販售之外,除了保險與品管,鋰電池設計也會包含安全性機制

一般常見的有 "防爆線" 與 "洩氣閥" 兩種機制

防爆線為較早期且較為低成本的鋰電池安全裝置,原理是在鋰電池罐體加工出某一處強度較弱的缺口,若是罐體內部壓力累積到一定程度,罐體會破裂,使壓力釋放,減輕危害

洩氣閥則更進一步,採用鋁箔或其他方式,在罐體壓力累積到一定程度後,能更快速的反應洩出電池內部的壓力,
洩氣閥的反應較快,安全性較防爆線要高,但是成本較防爆線要高出甚多,一般多為日系廠商等優先導入採用(因為對安全性的要求較高)

某些大陸中低價位電芯廠的電芯產品,為了成本考量,連防爆線都只是做做樣子,其安全性與真實擁有防爆線的商品相較,那又是大大不如了

坊間很多副廠鋰電池商品 "號稱" 安全防爆,事實上只是拿防爆線或是洩氣閥這種 "基本的" 鋰電池安全機制做文章,充其量只是一種愚民方式,非常不可取,鋰電池沒有絕對安全不會有意外的,正確的儲存/使用,以及優良的品質品管,才是確保安全的根本

看完以上的詳細說明,大家應該了解,將充飽的鋰電池繼續放在座充上充電,只是增加意外的風險性,因為鋰電池一充飽,不管是充電端的滿電截止保護,以及電池端的保護板過充防止保護,都會啟動,所以你將電池繼續放在座充上,正常狀態下是不會充電的,完全沒有意義

萬一你使用的座充是劣質座充,或者因故損壞,不會偵測滿電而截止充電,而你的鋰電池的過充保護也失效時,你的鋰電池就會被一直充電,直到發生意外,現在你還相信 "買回去要先充 8-12 小時充飽"  這種鬼話嗎?

那為何那些店員會這樣說呢?除了他們不知道,或者延用鎳氫的舊知識之外,有的他們其實是知道不該也不需這樣建議消費者,但還是這樣跟你說,是因為某些電池本身就不是容量很足夠(通常至大陸製爛電池,這些正是通訊行最普遍的商品),使用者覺得容量有問題時,這些店家也不想退,叫你充久點也是一種拖延戰術,充放三次,你每次充8小時以上,你還要拿回去換,那他也只能認了

所以看完以上,請大家告訴大家真正正確的資訊,不要再相信 "買回去要先充 8-12 小時充飽" 的鬼話了,也請告訴你週遭的親朋好友,不要再做這種無謂的風險

最後,建議各位注意基本的幾個要點就可安全的使用鋰電池商品

1.使用原廠電池充電器,或者使用原廠機充(旅充)時,
只需要充到充電指示燈熄面,或者顯示充電完成即可,不需要再繼續接電源充電,
因為此時已達截止充電電壓, "正常狀態" 下,也不能繼續充電,
你持續接著電源也沒有效用

2.使用副廠座充時,因為副廠座充常會為了兼顧效率,所以有兩段式充電,
在變燈之前採快速充電,充到80~95%時就會先行變燈,
此時若是你要將他完全充飽,需要持續放在座充上讓它小電流慢充,
不過最久也會在兩小時內完全充飽(依各機型及廠商設計而有不同),
所以,變燈後兩小時內請將電池移除,不要傻傻的放在座充上增加危險性

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用旅充充電傷手機,用座充充電對電池比較好?

常有使用者從通訊行或者雅虎知識+ , 或者其他朋友的 "聽說經驗談" 裡得知,用旅充充電商手機,一定要加買座充,且用座充充電對電池壽命比較好,這又是一個嚴重的謬誤

釐清機充傷手機謬誤
手機廠商原始的設計,就已經將機充(使用旅充充手機)設計在內,不管何種狀況,原設計廠商都有相對的配套措施,以安全性來說,使用原廠認可的機充,反而是最佳的安全保障

這個謬誤的立論點是,因為機充會發熱,熱會影響電子零件壽命,所以機充就會讓手機短命.....
難道原設計廠商會設計產品讓自己的產品容易故障?
為何歐美地區甚少有座充商品?幾乎都是使用者額外購買旅充(比如放公司)?難到歐美的手機會比較耐用?賣到台灣就會脆弱不堪?

會有
這種謬論的起因,是因為早期配件廠商為了販售額外的副廠電池及座充,教導傳授經銷店家如此宣稱
,
且真正高利潤的商品為周邊配件,(手機賣你上萬元,也賺不到一千元,但是配件的毛利有時候高達5成以上)
所以一般零售店面都會盡其所能推你一組配件包,當然就說機充不好

事實上,
在沒有可以確保副廠座充安全性的狀況下,機充是最安全的,只是要是需要換電池,則會比較麻煩

以往 2G 或是單色螢幕時代,其實一顆電池就可以用到手機汰換,實在不需要多議處電池或是座充,
如今 3G 手機 或是大螢幕彩色手機耗電量大,常需要替換電池的狀態下,使用座充最大的好處就是方便

便利性是座充最大的優勢
,但是鋰電池是有風險性的商品,
所以
"安全性" 才是最重要的因素
,建議要使用座充,要慎選廠商,品牌及信譽才是最重要的決定性因素,
一般通訊行常常拿一堆便宜的配件(大多是大陸進口)販售,連製造/代理廠商的資訊都不清楚的狀況下,你還要傻傻的相信 "原廠設計下的機充會傷手機,來路不明的座充會比原廠好?"

用座充充電池對電池比較好?
電池的使用壽命,其實在出廠時就確定了,但是依照使用方式/使用環境/儲存環境等等的不同,會造成電池壽命的減損,以一般使用者的使用環境來說,會對鋰電池的壽命造成影響有以下的因素

一 使用及儲存環境的溫溼度狀況
溫度及濕度較高的環境下,對鋰電池壽命的傷害較大,而在常溫或較乾燥陰涼的環境,鋰電池則可為時較好的效率及壽命

二 放電深度
放電深度指的是,使用電池容量的多寡,例如我將電池容量用完再充,所以我使用時間長,放電深度也較深,若是使用不久就去充電,所以放電深度淺,但是我使用的時間較短(這裡的使用時間指的是使用電池)

事實上鋰電池幾乎沒有記憶效應,所以隨時充放都可以並不損及壽命,但是鋰電池的總壽命在出廠時就已抵定,若是你每次使用放電深度大,或許1年半該顆鋰電池就老化,若是你放電深度淺,或許兩年多該顆鋰電池才會老化,但是不代表放電深度淺的電池壽命較長

簡單講,你一次用掉100,跟10次用掉10,總數字是一樣的,所以充飽再用,用到完再充,跟你隨時充放,對鋰電池的壽命影響是沒有多大差別的,只是你充飽再用完,依靠電池的時間長,隨時充電,那你依靠外部電源的時間長,如此而已

三 充電的電流大小
充電的電流越大,充電時間越短,但是對鋰電池的壽命折損較大,且也比較充不飽,但是換取的是時效,例如原廠旅充通常都使用 0.5C 或是 0.6C 充電(C-rate 意思是代表電流 1C 代表相對於該顆電池,一小時可放完電所使用的電流,若是 1C 充電,則代表使用在一小時可以將該顆電池充飽的電流大小),所以旅充通常在1.5小時至2小時間充飽,某些旅充更能在40分鐘左右完充,但是相對的電流就較大,對電池壽命折損也較大,也比較充不飽

一般手機接旅充,通常充飽後量測電壓會在 4.16V~4.18V 左右,除了採較高電流會比較充不飽的原因之外,也跟手機廠商的安全設定有關(設低一點確保不過充)

一般的副廠座充,因為不知道使用者會搭配哪種品質的電池,所以充電電流不敢調太大,多半是以原廠電池的 0.2C 電流充電,所以充電時間可能需要拉長到4-5小時,但是小電流充電,對電池的壽命損耗較小,也比較可以充飽,其目的原先不是為了延長鋰電池壽命,而是擔心大電流充電遇上劣質副廠電池易發生危險(這樣,難道原廠不怕嗎? 你忘了一件事,原廠只對原廠配件做保證及保固,使用副廠配件都是個人使用問題,原廠當然不需要幫你考慮)

雖然副廠座充的小電流充電有助於充飽且減少對鋰電池壽命的折損,但是不代表使用副廠座充就會對電池比較好,因為某些副廠座充品質不佳,或者為了某些目的(搭配劣質大陸電池),所以充電截止電壓會超過標準規格 4.2V , 這就叫做微過充

許多劣質副廠座充為了搭配品質不佳的大陸電池,因為低等級大陸電池容量通常不足,所以座充廠商會把截止設定稍微調高,讓電池被過充,讓使用者感覺不太出來容量不足,但是過充對電池的壽命折損非常的大,而且過充是有危險性的

許多消費者會有一些不好的經驗,例如為何自己用原廠跟副廠的電池,用座充充電都容易壞,還有副廠電池買來用三個月就膨脹壞了,其最大的主因都出在充電環境及方式上,最有可能的影響因素就是用了劣質的座充,長期微過充的結果

所以,到底用座充充電是否可以延長鋰電池的壽命,這要看座充的品質,若是用上了劣質的座充,天天幫你的電池微過充,或許你初期會感覺充的很飽待機較久,但是這只是提早折損你的鋰電池

看完了以上所有資訊,相信你對於充電方式的選擇會比較清楚,總之,優良的品質及信譽才是你所能依靠的,請大家告訴大家慎選優良的座充產品,也把正確的資訊告知親朋好友吧~

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新手機續航力不佳? 手機待機時間短?

關於這個問題,必須以下列幾個層面來看

1. 手機的操作問題  2. 手機的設定問題  3. 訊號環境問題   4. 電池的問題   5. 手機內部漏電

接下來為您分析說明

1. 現在的手機都偏重多媒體,彩色螢幕,還可以玩遊戲,所以耗電量比以前單色螢幕要高,剛買新手機的朋友們應該都會因為新奇,所以常常去操作使用新手機,所以常會有剛開始幾天覺得為何待機效率不佳,其原因就是太常去用手機,手機的螢幕幾乎是手機裡最耗電的裝置,持續的開啟備光會讓耗電量大增,還沒有計算你要是用來玩遊戲或聽音樂的耗電,所以手機待機效能不佳時,要先思考自己是不是太常去玩手機了

2. 關於手機設定問題,手機裡有些功能開啟或關閉,會對手機待機時間長短造成明顯的影響,例如開啟藍芽會較為耗電,不用藍牙時就關閉會比較省電,或是您的 3G 手機要是使用 2G 門號時,就設定手機為只使用 2G 訊號會比較省電,這些相關的設定去稍稍調整,就會讓你的手機不會無謂的耗電

3. 訊號是非常大的影響,在訊號差的地方,手機會用最大功率來搜尋發送訊號,不但對電池的續航力有負面影響,較高的電池波也有可能對健康不好(沒有科學的報告驗證電池波會影響人體,但是能避免或減低電池波量當然會比較好),所以你所在地的訊號也是一個影響因素

若是你使用的是 3G 手機,搭配 3G/2G門號(除了威寶只有3G訊號之外),使用 3G 待機的耗電量會比使用純 2G 要大,因為目前各家系統商的 3G 基地台涵蓋率都不夠大,所以會使得手機不斷加大功率搜尋 3G 訊號,也會從 3G 與 2G 間不斷切換,那不如直接設為 2G 訊號可以節省耗電,不過這就無法使用 3G 的附加價值(高速上網/視訊電話等等)

4. 關於電池的問題,目前手機鋰電池(鋰離子二次電池)是幾乎沒有記憶效應的,也不需要先充放三次(充放三次的確會從99%效能回升到100%效能,為了那 1% 充放三次是否有效益呢?  直接正常使用,那 1% 也是會回升的),更不需要連續充電八小時以上,詳細的資訊可以參考 【謬誤破除】鋰電池第一次使用要先充 8-12 小時   【謬誤破除】用旅充充電傷手機,用座充充電對電池比較好?   鋰電池的說明(成分/組成/功能/安全性)  文章,你就會有正確且清楚的概念

不過除了電池的充電使用之外,還有其他的問題

第一 你買的電池是原廠的嘛?  是 "真實" 原廠還是  "仿冒品" ?

第二  你買的宣稱高容量的副廠電池,事實上九成以上根本沒有原廠的 80% 容量(不是沒有, 【極致電能】就是其中一家真實高品質高容量的)

第三  你新買的手機中的電池,可能被不良的通訊行偷換為假貨或是次級容量的電池

第四  你那顆電池可能是瑕疵品

所以,電池待機效率不佳就以上所有原因,逐漸的改善解決可以解決的問題,你就可以發現真正的問題出在哪裡,若是所有問題都正常,那就是第五個可能性,手機內部漏電故障~ 

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鋰電池的說明(成分/組成/功能/安全性)

最近在 雅虎知識+ 上,看到一大堆錯誤又似是而非的答案    鋰電池,這個我們每天都在用的東西,到底是啥玩意兒呢?

鋰電池,其實正確的名稱應該為 "鋰離子二次電池" ,其重點在 "鋰離子" 的部份,顧名思義,他是應用鋰離子的效應的一種二次電池

我們先來解說一下專有名詞

一次電池(一次性電池) - 指的是無法經由充電回復容量,從出廠之後就註定一旦耗盡容量就該丟棄,這一類的電池有  乾電池(碳鋅) 鹼性電池  氫氧電池  鋰電池(數位相機常使用) 等...

二次電池(可重複使用) - 指的是可藉由充電程序回復蓄電量,多次的循環使用,但是仍舊有一定的使用次數限制,這一類的電池有  鉛酸電池(如車用電池)  鎳鎘電池(已漸漸淘汰)  鎳氫電池(一般消費型充電電池主力)  鋰離子電池(多半被簡稱為鋰電池)

由此可知,一般大家簡稱的鋰電池,其實應該是指二次型鋰離子電池的簡稱,但是兩者鋰電池其實並不相同,一次型鋰電池內含金屬鋰,因為鋰金屬的能量密度極高,所以應用在一次型電池上可以確保長時間/高效率放電使用(鋰金屬理論克電容量 3862 Ah/kg),故某些數位相機的專用電池為一次性鋰電池

在很多 知識+ 的回答裡,對於二次型鋰離子電池(簡稱為鋰電池)都有錯誤的回答,其中一項錯誤就是誤以為鋰離子電池之中含有金屬鋰,所以會有爆炸的風險    事實上,曾經有二次型鋰電池的出現,當時的確是採用鋰金屬當做負極材料,其著眼點也是能量密度高,但是因為危險性太高,已經改良,所以目前的鋰離子二次電池(也是大家俗稱的充電式鋰電池)不含金屬鋰,以下有較為詳細的說明,參考文獻為  逢甲大學材料工程研究所 研究生 趙榮麒 研究論文  以及  大紀元時報-台灣版-電子報 發報日期:2006/08/23 星期三 

1988年 Moli(鋰電池生產廠商) 的早期產品 -  鋰金屬二次電池 ,的確是採用鋰金屬為電極材料的鋰電池,但是因為危險性高,易引發爆炸,所以已不再採用

鋰離子二次電池(現今的可充電式鋰電池,或簡稱鋰電池),是不含金屬鋰,而是採碳材為負極,(但是現今鋰電池不是不會爆炸,後面會詳述),之所以稱為鋰離子電池,就是因為其內部不含金屬鋰,而是較為穩定的鋰化合物,藉由鋰離子游離於正極(鋰鈷化合物)與負極(碳材)之間蓄電放電,又稱之為搖椅效應,所以初期歐美國家稱之為搖椅式電池,其後日本更名為鋰離子二次電池

至於現今的鋰離子為何會膨脹/爆炸,其原因是鋰離子電池(其後簡稱為鋰電池)為封閉性化學反應裝置,會因為組成配方/使用方式/儲存環境/加工品質等等眾多因素,影響它的效率及穩定性/安全性,在過度反應下(內部短路)或是不當使用(如超越規格規範使用)或是使用儲存環境影響,會使瞬間高熱的負極材料與電解液過度反應,而釋出氣體,所以電池罐體因內部氣體累積造成壓力增加而膨脹,故鋰離子二次電池(以下簡稱鋰電池)本身的安全裝置 - 防爆線洩氣閥 的目的,都是宣洩電池罐體內部的壓力,以防壓力過大發生爆炸

鋰電池的組成構造有以下幾個主要部份 

正極(現今多採鋰鈷化合物,性質穩定且可釋出鋰離子) 

負極(碳材)  <可燃>

隔離膜(隔開正負極,僅允許鋰離子通過,同時有緩衝避免熱失控功能)   <可燃>

電解液(鋰鹽類流體,供鋰離子傳導)  <可燃>

所以我們可以知道,若是不當使用或者過度反應(電池內部短路),除了電極與電解液會釋出氣體增加壓力外,因為壓力升高/溫度升高,很有可能引燃內部的電解液等等的材料,所以鋰離子電池有爆炸燃燒的風險,所以在壓力及熱能過度累積之前,將壓力宣洩就是避免爆炸的方式

良好品質的鋰離子電池,不但要具備高效能,更要具備高安全/穩定性,而日系廠商的鋰電池技術能力多為世界領先,所以業界對日系電芯的信任感也最高

經過以上說明,相信大家都應該明白鋰電池的正確知識了阿~

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引用
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