手机电池工作原理真相电池老化不可避免
电池作为手机的动力来源,软硬件的工作都需要它来带动。但我敢赌一包辣条,很多人都不知道电池的工作原理。小小电池里藏着什么秘密呢,让我们来一探究竟吧。
什么是锂电池
我们天天使用的手机电池其实是锂电池,它是一种可充电电池,由于电极材料中使用锂元素作为主要活性物质而得名。锂电池集容量大、重量轻、寿命长、无记忆效应(随需随充)等才华与美貌于一身,在智能手机应用中大放光彩。 锂电池结构主要有两大块:电芯和保护电路。电芯由正极、负极、电解液、隔膜等组成,正负极浸润在电解液(填充在两极之间的物质)中,中间是防止正负极直接接触的隔膜。电芯相当于锂电池的心脏,担当储能职责。保护板则相当于锂电池的大脑,当电池过充、过放、短路时,保护板通过切断充放电回路保护电池。
(锂电池结构示意图)
锂电池是如何工作的
锂电池区别于其他电池体系的地方在于,它是靠着锂离子在正负极之间来回穿梭,实现储存和释放电量。锂离子从正极脱出嵌入负极时充电,从负极脱出嵌入正极则放电。 充电时,锂离子从正极脱出,“跳进”电解液里,通过电解液“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与通过外部电路跑到负极的电子结合在一起。 放电时,锂离子从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与跑回来的电子再次“牵手成功”。我们通常所说的电池容量,就是指放电容量。
(锂电池工作原理示意图)
●正极上发生的反应为:LiCoO2==Li1-xCoO2+xLi++xe(电子) ●负极上发生的反应为:6C+xLi++xe==LixC6 电池充放电过程中,锂离子乐此不疲地以“正极-负极-正极”来回运动。如果把锂电池形象比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的正负两级,锂离子就像优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,锂电池还有一个可爱的名字:摇椅式电池。
保护板如何实现锂电池保护
由于锂的化学性质很活泼,决定了电池不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电。因此,锂电池一般都是和保护板一起出现。下图为电池板保护电路示意图,正常状态下,电池板U1的DO和CO都输出高电压,U2的两个MOSFET都处于打开状态,电池可以自由充电和放电。
(电池板保护电路示意图)
过充电保护:电池电量充满后继续充电,会影响电池寿命。当U1检测到电压达到过充保护门限时,CO输出低电平,MOS管开关2关闭,充电回路关断,充电器无法再对电池充电,实现过充保护。 过放电保护:过放就是电量过度使用,甚至手机自动关机,过放电会给电池带来不可逆的耗损。当U1检测到电压低于过放保护门限时,DO输出低电平,MOS管开关1关闭,放电回路关断,电池无法继续放电,实现过放保护。 过电流保护:当电池放电电流超过允许值时,会导致电池损伤。正常情况下,电池对负载进行放电,电流经过两个串联MOS管开关,VM检测两个MOS管的压降电压为U。当U大于一定值时,DO输出低电压,MOS管开关1关闭。此时,放电回路电流为零,实现过电流保护。
不可避免的电池老化
锂电池充放电过程主要是锂离子的脱附和嵌入,但不可避免会存在一些副反应,例如:电解液分解,电池材料的老化。这些副反应都会导致锂电池的老化,只是快与慢的差异罢了。 一般来说,锂电池循环充电1~2年之后,电池的容量会下降到最初的85%左右,也就是说电池的寿命开始减短,这时候你就会感觉电池不如以前了。累积到一定耗损后,我们可以去售后进行检测,考虑是否换一块新电池,让手机带给我们的便利和精彩,持久不停。