你的手機(jī)電池安全嗎?如何合理安全的對(duì)電池充電呢?
在科技日益發(fā)展的今天,越來越多的人成為低頭族,主要原因就是手機(jī)的發(fā)展迅速,你可以得到快樂也可以學(xué)到知識(shí),但是隨即發(fā)生的手機(jī)傷人事件也層出不窮,手機(jī)自燃、手機(jī)爆炸想想都覺得害怕??!
一、電池的自我保護(hù)層
現(xiàn)在手機(jī)都是鋰電池,在正規(guī)的電池的構(gòu)造中,本身有外部+內(nèi)部的保護(hù)層,所以為了電池的安全,的確是有保障了。一般外層的金屬包裝膜是最結(jié)實(shí)的保護(hù)層,防止電池在使用不當(dāng)或者意外事故發(fā)生的爆炸、燃燒等事故發(fā)生,盡量降低對(duì)人、物的損害。
本身電池的自身保護(hù)除外,手機(jī)電池保護(hù)芯片的智能保護(hù)也在時(shí)刻監(jiān)視著手機(jī)電池的電壓、溫度等等,充當(dāng)手機(jī)電池的二次保護(hù)。
在鋰離子電池管理芯片中,保護(hù)電路由于能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電池電壓、充放電電流監(jiān)測(cè),它既能單獨(dú)內(nèi)置在鋰離子電池中,也能在SBS中充當(dāng)二次保護(hù)電路用,更可貴的是,它能實(shí)現(xiàn)對(duì)Ni-Cd、Ni-H電池的同等保護(hù),所以電池管理芯片的重要。
同時(shí)也就解釋為什么蘋果手機(jī)頻頻發(fā)生電量未使用完就自動(dòng)關(guān)機(jī)的現(xiàn)象,這是由于電池管理芯片的設(shè)定,老的蘋果手機(jī)使用溫度0~35℃之間,如果在低溫下使用,電池的放電過程本身就是化學(xué)反應(yīng)的過程,由于溫度降低,從而使化學(xué)反應(yīng)降低,然后電壓降低,電池管理芯片向CPU發(fā)出關(guān)機(jī)請(qǐng)求,所以對(duì)于電池的更換不能解決關(guān)機(jī)問題,可以嘗試升級(jí)系統(tǒng),看蘋果是否對(duì)此修復(fù)。
二、工作原理
鋰電池是一種二次電池(充電/放電電池 準(zhǔn)確的說鋰電池分為鋰電池和鋰離子電池,日常使用的電池為后者,鋰離子電池簡(jiǎn)稱為鋰電池),它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。
充放電過程中,鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌;
充電時(shí),鋰離子從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);
放電時(shí),則相反。(化學(xué)方程式就不寫了,大多數(shù)人都不懂)
通常人們俗稱其為鋰電池,而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池容易與下面兩種電池混淆:
(1)鋰電池:以金屬鋰為負(fù)極。
(2)鋰離子聚合物電池:用聚合物來凝膠化液態(tài)有機(jī)溶劑,或者直接用全固態(tài)
電解質(zhì)。
組成部分:
鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列:
(1)正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動(dòng)自行
車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元+少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸
鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電集流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。
?。?)隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結(jié)構(gòu),可以讓鋰離子
自由通過,而電子不能通過。
?。?)負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨,或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳,導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。
?。?)有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。
?。?)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使
用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負(fù)極引出端。
三、電池為何會(huì)自然甚至爆炸?
從上面可以看出,我們現(xiàn)在使用的鋰電池還是比較穩(wěn)定以及有很好的保護(hù)層保護(hù),那么為什么在使用過程中為何還會(huì)發(fā)生爆炸以及自燃的事件呢?
外部短路:
鋰電池外部短路時(shí),由于外部負(fù)載過低,電池瞬間大電流放電。在內(nèi)阻上消耗大量能量,產(chǎn)生巨大熱量;鋰電池含有分解電壓大于 2V 的有機(jī)電解液,在大電流,高溫的條件下會(huì)被電解,電解產(chǎn)生氣體,導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高,嚴(yán)重會(huì)沖破殼體。同時(shí)在高電壓情況下,正極鋰的氧化物也會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng),析出金屬鋰,在氣體導(dǎo)致殼體破裂的情況下,與空氣直接接觸,導(dǎo)致燃燒,同時(shí)引燃電解液,發(fā)生強(qiáng)烈火焰,氣體急速膨脹,發(fā)生爆炸
內(nèi)部短路:
一般出現(xiàn)內(nèi)部短路的電池是非常少的,因?yàn)閺倪^去到現(xiàn)在,手機(jī)電池的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已經(jīng)非常的完善,如果發(fā)生這種情況只有兩種:
(一)私自拆解電池:私自拆解電池,不注意的很容易造成短路。
?。ǘ╇姵刂圃欤弘姵氐?設(shè)計(jì)制造過程中,質(zhì)量把控不過關(guān),造成在使用過程中電池內(nèi)部損壞,就非常容易出現(xiàn)好好地使用手機(jī),甚至在口袋安安靜靜的放著,卻發(fā)生了爆炸或者自燃。
使用不當(dāng):
在手機(jī)使用過程中,可能大家很容易發(fā)現(xiàn)充電過程中玩手機(jī),電池會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重,那就是在充電的過程中,手機(jī)電池又在放電,這種過程很容易造成輸入電壓不穩(wěn),使人觸電,或者電池發(fā)熱到一定程度會(huì)產(chǎn)生自燃。在平時(shí)使用中,手機(jī)折斷、進(jìn)水等等情況,都會(huì)使電池造成短路。
過分的放電:在過放電到低于1V時(shí),正極表面將析出銅,造成電池內(nèi)部短路,在過流情況下,電池內(nèi)部溫度也極易升高,使電池性能惡化乃至損壞
四、快充技術(shù)它究竟安全嗎?
快充技術(shù)問世,由于手機(jī)的硬件等升級(jí),所需要的耗電也在漸漸增加,手機(jī)功能的日漸豐富,讓人們更多的依賴于它,所以手機(jī)生產(chǎn)商很難,手機(jī)不僅要薄,而且電池要容量大,續(xù)航要長(zhǎng),減少人們的充電時(shí)間,造成快充技術(shù)的問世,充電5分鐘通話2小時(shí)等等黑科技就出現(xiàn),現(xiàn)在的快充技術(shù)無非就是通過三個(gè)方面來提高對(duì)電池的充電效率。
從物理公式來看:功率(P)=電壓(U)x電流(I)
無非就是:
一、電壓不變,提高電流。(低電壓高電流模式)
二、電流不變,提升電壓。(高電壓低電流模式)
三、電壓、電流均提高。(高電壓高電流模式)
來通過這三種方法,提高充電的效率
?。?)高電壓低電流模式:增加電壓,需要在充電電路中設(shè)計(jì)多重降壓電路。一般手機(jī)的充電過程是,先將220V民用電壓降壓到5V充電器 電壓,然后5V充電器電壓再降到4.2V電池電壓。在充電器和手機(jī)電路中均存在降壓電路,所以充電時(shí),充電器會(huì)發(fā)熱,手機(jī)也會(huì)發(fā)熱。發(fā)熱帶來不好的體驗(yàn), 并影響電池的安全性。所以現(xiàn)在基本沒有廠家采用此方案。
?。?)低電壓高電流模式:增加電流,在充電器電路和電池電路中都引入MCU單片微型計(jì)算機(jī)來代替降壓電路。在低電壓高電流的前提下,通過開電壓環(huán)實(shí)現(xiàn)分段橫流的電流的輸出。
用一個(gè)水槽的實(shí)驗(yàn)舉例,很形象的說明的這個(gè)問題:
如何快速地把A水池(外部電源)的水導(dǎo)入到B水池中(電池)?我們可以增加壓力,加速A池水流到B池中(如圖中①所示),但這會(huì)導(dǎo)致熱量增大,易發(fā)生安全問 題;當(dāng)然,我們還可以這樣,增大傳輸面積(即拓寬連通管道的面積)加速水流動(dòng)(如圖②所示),但這種簡(jiǎn)單的擴(kuò)展單通道的方法將會(huì)使B池的受到的瞬間壓力倍 增,一樣會(huì)存在安全隱患;那應(yīng)該怎么做?
其實(shí),我們可以這樣,增加多條平衡管道(如圖③所示),讓水流可以平穩(wěn)快速地流到池,而不會(huì)產(chǎn)生單通道的倍增壓力。(OPPO的VOOC閃充就是用的這個(gè)道理)
相關(guān)技術(shù):VOOC閃充。
?。?)高電壓高電流模式
相比于VOOC,高通Quick Charge 采用了一種不一樣的方式,高電壓高電流模式,顧名思義,也就是同時(shí)增大電流與電壓,通過前面的公式P=UI,我們可以發(fā)現(xiàn),這種方式是增大功率最好的方法,不過其中的弊端是增大電壓的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的熱能,這樣其中所消耗的能量就變多了,而且電壓與電流也無法無限制的隨意增大。
所以為了充電的速度提升而且考慮到安全性,使用智能芯片控制電壓隨著充電的程度進(jìn)行改變,
隨著充電的程度,越滿越降低充入速度,防止水速過大溢出。
相關(guān)技術(shù):Quick Charge2.0/3.0 huawei
(4)高電壓恒定電流模式
Pump Express由于提高了充電器的輸出電壓,突破了充電電流的限制。同時(shí)缺點(diǎn)也與QC2.0類似,由于充電器的調(diào)壓檔跨度比較大,導(dǎo)致手機(jī)端充電路效率偏低。于是MTK Pump Express Plus快充技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,其與高通Quick Charge 3.0類似,增加了調(diào)壓檔數(shù),每檔200mV。手機(jī)可以根據(jù)電池當(dāng)前電壓以及充電環(huán)路衰減,向充電器申請(qǐng)合適的電壓,以達(dá)到以電效率的最大化,以進(jìn)一步降低手機(jī)在充電過程中的發(fā)熱量。
相關(guān)技術(shù):聯(lián)發(fā)科快充
五、拋棄錯(cuò)誤的觀念如何安全使用手機(jī)?
1.電池有“記憶”:人們常常會(huì)想著,我們必須來“訓(xùn)練”手機(jī)電池來確保它能夠充到盡可能多的電量。為了能夠達(dá)到此目的,人們會(huì)定期“榨干”手機(jī)電池電量,然后再充滿它。當(dāng)電池電量還有50%以上時(shí),人們不會(huì)插上電源充電。這種想法認(rèn)為,久而久之,電池會(huì)產(chǎn)生一種記憶。這種觀點(diǎn)是不對(duì)的。如果電池電量達(dá)到了80%,可以繼續(xù)充電,頻繁地充電不會(huì)對(duì)電池帶來?yè)p害。而且過分的放電會(huì)對(duì)電池造成永久性損傷,有的時(shí)候更會(huì)破壞電池的內(nèi)部。
2.手機(jī)首次使用必須“激活”電池:通常人們認(rèn)為手機(jī)第一次使用,必須耗電完,然后長(zhǎng)時(shí)間的充電來“喚醒”電池,這種做法是錯(cuò)誤的,因?yàn)槭謾C(jī)電池安裝在手機(jī)上前一個(gè)步驟,那就是質(zhì)檢,必須對(duì)電池進(jìn)行充電放電測(cè)試電池是否存在質(zhì)量問題,已經(jīng)喚醒過電池,并不需要你再次長(zhǎng)時(shí)間充電喚醒電池。
3.手機(jī)充電器頭只要頭“對(duì)”就可以用:相對(duì)于其它問題而言,在日常生活中,亂用充電線不怕,怕的是亂用充電器頭,每個(gè)手機(jī)廠商對(duì)于手機(jī)充電電壓的不統(tǒng)一性,更是現(xiàn)在的快充技術(shù),充電器千萬不敢亂用,損傷電池是小,造成自燃或者爆炸傷及人是大,所以為了自身和周圍的安全,老老實(shí)實(shí)的用匹配的充電器和線。
4.手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不使用:手機(jī)如果長(zhǎng)時(shí)間不使用,建議隔段時(shí)間對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電,保持電池里面的活性。
5.不要在一邊充電,一邊使用手機(jī):這是人們估計(jì)最大的疑慮,現(xiàn)在新的智能手機(jī)都加入了電池智能監(jiān)測(cè)芯片,對(duì)于手機(jī)充電和和玩手機(jī)廠商盡可能做到兩不誤,讓用戶最大的滿足。所以會(huì)對(duì)電池嚴(yán)格監(jiān)測(cè),不用考慮安全性,除非你用的不是匹配的充電器。
6.整晚充電毀損傷電池:同樣,由于電池的智能監(jiān)測(cè)芯片的加入,如果充電飽滿,芯片會(huì)對(duì)充電進(jìn)行斷電處理,充電一晚,沒有任何問題。
7.避免在極端溫度下使用:大家都可能想到,高溫使用手機(jī)非常危險(xiǎn),因?yàn)槭謾C(jī)電池的化學(xué)反應(yīng)會(huì)隨溫度升高迅速加快反應(yīng),從而造成爆炸自燃,但是低溫同樣危險(xiǎn),手機(jī)電池的化學(xué)反應(yīng)降低,使用過程中,有可能對(duì)電池的電芯或者內(nèi)部造成永久性損傷。
8.合理使用手機(jī):合理使用手機(jī),充分運(yùn)用手機(jī)的管理優(yōu)化軟件,從而降低電池的電量消耗速度,從而減少充電次數(shù),延長(zhǎng)電池的使用壽命,電池也是有壽命的一般為1-2年。
9.手機(jī)不可拆卸電池不好:現(xiàn)在電池內(nèi)已經(jīng)成為一種趨勢(shì),廠商為了做薄手機(jī),從而使用內(nèi)置電池,這樣的好處就是避免用戶購(gòu)買劣質(zhì)電池,同時(shí)快充技術(shù)的運(yùn)用,對(duì)于電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)有專門的方案,雖然可能讓人使用不方便,帶充電寶遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有帶塊電池方便,但是一體設(shè)計(jì)對(duì)于電池的質(zhì)量、容量和防護(hù)是可更換電池的遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有的優(yōu)勢(shì)。
手機(jī)使用并不危險(xiǎn),除了廠商自己的原因,現(xiàn)在手機(jī)電池很多出問題都是不適用匹配的充電器、對(duì)電池過分放電等等原因造成的。
評(píng)論