鋰離子電池使用須知

現在用鋰離子電池產品愈來愈多了,不過仍有許多人依著舊方式去使用新產品,造成許多產品壽命快速減少;但在同樣產品下,別人卻可以用個好幾年,是什麼原因?讓我們繼續看下去…

過去我們常使用三號充電電池等,多半為鎳鎘電池 (Ni-Cd),那時還沒像現在那麼多的電子產品或器材需要用到電池,所以對於充電池壽命結束後對環境的影響也沒去注意。慢慢的鎳氫電池(NiMH)出現,改良了鎳鎘電池缺點,讓記憶效應大大下降,相較於鋰離子電池(Li-ion,以下稱為鋰電)環保。

整理一下:
環保性:鎳鎘電池<鋰離子電池<鎳氫電池
記憶性:鋰離子電池<鎳氫電池<鎳鎘電池

因為現在手機及3C產品上多為鋰電,但鋰電在使用上其實是很危險,所以各位應有耳聞手機充電爆炸等等新聞;實際上,以現在技術在鋰電都具「充放電管理IC」控管,並監控溫度、電壓、充放電流等情形,以加強使用者在使用鋰電上的安全。

就筆者使用經驗而言,二年前購買的HTC Desire A8181(2010年8月初),使用原廠電池迄今電池仍充放正常,並無充滿需十幾個小時,用一下就沒電的情形發生。
htc desire a8181 電池使用狀況 mildwild cm5.0 2.3.7  

待機3天又15小時後的剩餘電量
常聽到有朋友、同學等人分享買新手機後,店員要我把電池充滿電八小時後才能使用。每當聽到時都會導正他的觀念,說:「請問一下,您是買幾年前的手機呢?」

現在手機及鋰電池及電池控管IC(以原廠而言)都能得宜(機王例外),手機上對於溫度的掌控更是要求愈來愈多;所以鋰電較無記憶效應,也普及社會大眾之間。但是要怎樣充電才能讓鋰電池用的久,又安全?小弟大致整理了下列幾點:


一、建議使用原廠的鋰電:原廠除了有保障(固)外,有問題至少有廠商可找,切勿貪便宜,買非原廠鋰電,即使有保險什麼也是一樣;且部份品管不佳(含控制IC)、成份或比例不同情形易肇生,於使用一陣子後,造成電池中間突起或漏液情形等。

非原廠、副廠除容量較少外,用久後可能會有膨脹的情形發生(中間輕微、右邊為最)


二、充電的時間不宜過久:鋰電雖然都會有控制IC(除非有偷工減料),但不斷供電會讓控制IC受損,進而影響到鋰電池本身的安全性

三、電池勿用光才充電:過去我們使用充電電池時(鎳氫電池、鎳鎘電池等),都會認為電池壽命係以「次」來計算,那麼用完充是一次,沒用完充也是一次,乾脆用快完再充好了。如果是以這種方式來使用鋰電池(後面會述明計算方式),那麼電池大概很快就會壽終正寢,因為鋰電在3伏特下可能會失效或減短使用壽命( 鋰離子活性物質分解破壞,可能無法還原),甚至損壞(直接死亡)。

四、不要邊充電邊玩遊戲:同第二項,雖然許多手機都有電池控制IC在掌控電流及溫度,但是總有意外的發生,假如環境不佳(悶、濕熱)等都很容易造成晶片運作問題,不能保證手機會不會當機或程式錯誤,但仍儘量避免。

五、讓電池盡量保有八成電(80%+-15%):即使是沒(少)在用的電池也是相同,並放置於防潮箱內保存;所以常在使用的手機,可能就會變成常常須要帶著行動電源(筆者是寧願讓行動電源先沒電,也不要讓手機沒電再充),或只要手機沒在用人在打電腦時,手機就接USB開始充電,讓電池在充滿狀況,隨時要用就拔掉USB,讓電池保有80%左右(以上)。

大致上筆者手機電池用約60%-70%就準備充電,再搭配著省電程式來控制上網時間。因現在手機最耗電以3G及WIFI上網為最,如果再加上遊戲,即使搭有3000mAh電池量,以700mAh耗電來算(螢幕大更慘),約是四個小時就陣亡了(3000/7約4點多,沒算錯的話…),所以多半電量掉到40%-50%左右,就會把上網功能通通關掉,再把一些應用程式沒用的關閉(有的背景程式是鬼打牆,沒事就在背後偷跑);到電池20%就直接關機了,因為再用下去可能就準備花錢拆機換電池(目前用的為one X)…

目前電池使用的大致狀況,約70%左右就準備充電
大致整理一下:

100%-70%:正常使用加省電程式(上網、打電動)
70%-50%:準備找充電器或行動電源(繼續上網、打電動…XD)
50%-20%:純手機功能(接聽),除非必要,不開上網…
20%以下:關機比較好…
(感謝xiang950315大大勘誤,原:20%以上)

對於鋰電池電量多寡係依電壓來監控電容量,現在鋰電多以4.2V(4200mV)為100%,3.7V(3600mV)為0%-5%沒電標準(依手機或電池控制IC來判斷)。
Min:3676mV,Max:4195mV

關於充電次數:
現在鋰電池充電次數不再是依照鎳氫電池、鎳鎘電池等充電方式去計算;所以過去觀念是要我們用到快完再去充,算扣掉一次,反正一顆電池大致能充300-500次,那麼就是這樣去計算吧!但鋰電池的充電方式與上述不同,他的充電「次數」是以「循環」方式來計算,怎麼計算?大致如下:

昨天用掉30%,剩70%,去充滿電100%
今天用掉30%,剩70%,去充滿電100%
明天用掉50%,剩50%,去充滿電100%…
後天用掉40%,剩60%,去充電至95%…

30%+30%+50%+35%=145%
100%等於一次電池充循環的壽命,而那多的45%就會累計到下一個循環…

每100%為一個循環

這是重點哦,老師有講你有沒有在聽? 

所以,依上面所推,如果把電池每次都用到快光,剩下30%再去充到100%,那麼每次補充的比例非常大,導致電池可能很快就會壞掉(2012/9/15修正) 

範例:(
2012/9/15補充)  
A君使用方式,整天用下來後,到睡前電池容量剩約30%-50%再充到隔天早上100%。
所以每天充電幅度約在50%-70%之間
B君使用方式,用電腦時便插著USB充電,離開電腦或要出去時,才拔下手機,或一直使用行動電源。
所以每天充電幅度約在20%-30%之間

相較下來,A君用法會較B君用法讓電池耗損大許多。

重點就是不要讓電池接近沒電,如此才能防止鋰離子活性物質分解破壞。(2012/9/8補充)
總結:
鋰電池其實可以使用很久,約3-5年不等;像筆者同學,使用gsmart i(2005年產品),二顆原廠鋰電用到今年(2012年5月份)才陣亡;另像筆者筆電Acer 5502(2005年產),迄今電池仍能斷電後使用超過一個小時以上(雖然現在一個小時不是很長);當然上述產品外筆者還有一堆手機及3C產品也是如此(真是敗家);當然也有遇到電池莫名奇妙用沒多久就直接死掉。筆者本身也不是專業研究或維修人員,只是將這些經驗及相關文章收整後分享給各位共同研究,所以文內如有誤之處,請多多給予指導囉!

補充(延伸、研究討論):

一、鋰離子電池於充放電時即處於化學反應,久而久之自然蓄電量會慢慢變差,但在手機監控程式及控管IC下可能會仍於顯示在100%滿電情形(因其依電壓來進行判斷),但已較原(新的)電池實際蓄電量80%(平均值)不等,必竟東西是都會老化。(2012/09/09)

二、鋰電真正蓄電量可能需透過特殊或專業儀器測量後,才能知悉真正容量;依補充一而言,在鎳氫電池上,其各牌與其標示電容量,使用幾次後,沒一個是符合的標示容量,甚至差很多(跟有無控管ic可能有關);鋰離子電池已大幅改進其缺點,但也只能以概略值來計算。再以鎳氫電池來看(實驗數據如圖),透過充電分析器(依電壓、電流、充放電時間)來計算電池真正電容量;如以此來類推鋰電,雖標1800mAh,實際上可能17**mAh能用(廠牌亦有差別),依使用次數及時間,其總容量亦會逐漸減少,只是沒鎳氫電池那樣大差距(其記憶效應甚低或不明顯),但終免不了更換乙途,只是時間問題。(2012/09/09)

三、近來Li-Polymer 鋰聚合物電池愈來愈多,其與鋰離子Li-ion差別如下:

  • 更好的安全性能,不會爆炸
  • 產品尺寸可隨客戶要求定制
  • 產品輕 – 聚合物鋰電比同等規格的鋼殼鋰電輕 40%﹐比鋁殼鋰電輕20%
  • 相同體積容量比高 – 聚合物鋰電的容量一般比同等規格的鋼殼高10-15%,比鋁殼高5-10%
  • 內阻小﹐使電池容量能夠更大發揮
  • 高溫性能好﹐在85℃上4小時不會鼓脹
  • 循環性能、電池容量、內阻一致性好。

※但價格便卻較鋰離子電池高出10~20% (2012/9/24)

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參考資料:

解開你的迷思,關於鋰離子電池大小事(T客邦)
如何選購最佳數位相機(三)—電池篇(數位蘋果網
Li-ion鋰離子電池與Li-Polymer 鋰聚合物電池比較 (蘋果數位網)

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Necos一開始只是好奇寫程式玩玩,現在喜歡敲敲打打3C產品,有空沒事就惡整一下,是人為或自損也好,反正能送修就送修,藉此週而復始的學習並升級,就這樣渡過了二十餘年…

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  1. 我轉分享給剛買 HTC J 的FB好友,因為他每次都等電池用完才去充電。所以為了省電,每當要上網的時候才開網路….

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