三星SGH-D608手机电池、充电器杂谈

来源:岁月联盟 编辑:zhu 时间:2009-06-11

    一、关于电池

    概述


    手机电池的发展,由一开始的镍镉电池(如早期使用模拟网的一些“大哥大”之类的机子及刚进入GSM网的一些机子,如爱立信337/338等),到后来的镍氢电池(诺基亚的5110/3210等),一直到现在的锂离子电池。  

  锂离子电池是以低插锂电位的炭材料为负极,以高插锂电位的过渡金属氧化物为正极而制成的高性能的电池,由于锂电具有工作电压高,比能性大,充电速度快等优点,同时又克服了以金属锂为负极的金属锂电存在的安全性能差和寿命短的问题,而成为当今多种电器设备所需电池开发的热点,更成为无线通信的终端产品---手机的最佳伴侣!同时,锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比,无记忆效应,可重复充电次数多,使用寿命较长,价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展,使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

  锂离子电池的结构

  1、负极材料
  在锂离子电池中,天然石墨和焦炭是用得最为广泛的两类碳素负极材料,石墨是最容量获得理集论容量的碳素材料。焦炭在一些溶济中则具有优异的循环寿命,是最佳的碳素负极材料~

  2、正极材料
  正极采用具有高插锂电位的过渡金属氧化物,它具有开路电压高,比能量大(1068Wh/kg),循环寿命长,能快还充放电的特点!因此在锂离子电池中用得较为广泛~

  3、电解液
  电解液对锂离子电池的性能有着重大的影响!

  锂离子电池的主要特性

  (一)、充电特性

  锂离子电池通常采用“恒流转恒压”的充电方法充电,充电时,正极中的锂原子电离成锂离子和电子,得到外部输入能量的锂离子在电解液中由能量较低的正极向能量较高的负极迁移,并且锂离子和电子在负极上复合成锂原子,得新形成的锂原子插入到石墨晶体的晶状层之间~

  一般锂离子的智能充电器,在预充状态下,能连续检测电池是否插入,锂离子电池的类型,也池是否短路等~

  开始大电流充电以前,为了防止充电初期电流波动较大~一般正规的充电器充电时的电流都是以一定速度上逐渐上升的,电流达到额定的数值后,充电电流稳定不变!开开始进行“恒流充电”~

  当电池达到一定的电压后,“恒流充电”也随之结束,充电器立即转入“恒压”充电~在该状态下,充电电压保持不变~

    大致过程如下:

    1、检测电池的电压,如果低于一个阈值电压,就要进行涓流充电;

    2、电池充到一定电压时,进行全电流充电;

    3、当电池电压达到预置电压(锂离子电池一般为4.2V)时,开始恒压充电,同时充电电流降低;

    4、当电流逐渐减小到规定的值时,充电过程结束。

  (二)、放电特性

  锂离子电池充足电的电压为4.2V,放电的终止电压为2.7V~

  当环境温度为20度时,锂离子电池放出的容量等于它额定的容量;

  当球境温度高于20度时,锂离子电池放出的容量大于它额定的容量;

  当环境温度小于20度时,锂离子电池放出的容量小于它额定的容量~

  锂离子负极采用不同的材料时,它放电的特性也不同,负极采用结晶较低的焦炭时,放电过程中,电压下降较快;而负极采用结晶度较高的石墨时,它放电特性则相对来说较为平稳~~

  放电时,插入到石墨晶状层中锂原子从石墨晶体内部向负极表面移动并在负极表面电离成锂离子和电子,锂离子和电子分别通过电解质和负载流向正极,在正极表面复合成锂原子,然后插入到氧化钴锂的晶状层中!

  3、充放电循环的特性
  在环境色温度为20度的条件下,采用1.0C的充电速率,充电终止电压充定在4.2V,充电时间则2.5小时,采用同样的放电速率,放电的终止电压为2.7V,锂离子电池的充放电循环特性一般经过300次的充,放电后,它的容量还能达到额定容量的百分之八十五以上~

  4、存贮特性
  在不同的环境温度下,锂离子电池存贮的剩余容量与存贮时间有明显的关系:

  当存贮环境的温度为-20度时,存放6个月,这时锂离子电池的容量为贮藏前的90%;当环境温度为20度时,同样存放6个月,这时锂离子电池的容量为存贮前的70%~

  锂离子电池经过长期的存贮后,额定容量将下降,这种特性,通常用容量恢复率来表示,容量恢复率是指锂离子电离经过长期存放后与存放前的容量之比~充电时,应采用“恒流转恒压”的充电方法,一般情况下,锂离子电池存贮6个月后,容量还可以达到存贮前的90%以上!

  锂离子电池的优缺点

    A、优点:
    锂离子电池与镍镉,镍氢电池相比较有以下优点:

  1)工作电压高
  通常单体锂离子电池的电压为3.6V,为镍镉,镍氢电池的3倍,单体锂离子电池可以为3V的逻辑电路供电~

  2)体积小,重量轻,比能量高。通常锂离子电池的比能量可达到镍镉,镍氢电池的3倍以上,与同容量的镍镉,镍氢电池相比,体积可以减小30%,重量可以减小50%~

  3)寿命长
  锂离子电池常采用碳负极,在充,放电过程中,碳负极不会生成锂枝晶,从而可以避免电池内部锂枝晶短路而损坏~目前,手机使用的锂离子电池的寿命可以达到1200次的循环充放电~

  4)安全快速充电
  它的负极用特殊的碳电极代替金属锂电极,因此,充许快速充电!

  5)充电温度范围宽
  锂离子电池具有优良的高低温放电特性,可在:-20度—+20度之间工作。高温放电性能也优于其它种类的电池。

  6)放电电流小,并且没记忆效应

    B、缺点

  锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻,对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式,为有效利用电池容量,需将锂离子电池充电至最大电压,但是过压充电会造成电池损坏,这就要求较高的控制精度(精度高于1%)。另外,对于电压过低的电池需要进行预充,充电终止检测除电压检测外,还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施,如检测电池温度、限定充电时间,为电池提供附加保护。

  锂离子电池成品的结构

 基本上,全部锂子离电池成品结构都是一样的,由密封的锂离子电池块,充电控制电池,保护电路几部分组成。基中,电池块是一个整体,几部分电池是一个整体,集成在一块电路印刷板上。
如图:(手上随便拿了个电池撕开包纸)
 

 

    二、对于充电器和简述

    目前一些正规的品牌厂家生产的手机充电器都具有以下特点: 宽范围AC输入或多国电压可选;具备限流保护,电流短路与反充保护线路设计;体积小、重量轻;自动、快速充电,充满电后自动关断等。至于自动识别电池种类,自动放电,这些已经没有了,因为现在都是锂电池。

    以直充为例,现在市场上的充电器,无非就是分原充与组充两种, 两者的原理是完全一样的,  只是,组充由于节约成本(出厂价才3元不到,到了一级代理商手里才3.5f元),电路简化了一些,但是最基本的组成部分还是有的。毕竟是通过检验的合价厂家,如飞毛腿,超力通等一些常见品牌。现在这方面的技术已经非常成熟。点到为止,不多说了。大致原理图如下:


    三、对于电池的选购及一些建议

    1)选购

    现在手机的功能越来越多, 高像素照相,GPS内置,在线电影等等,这些都是电老虎,只有1-2块原装电池已经远远不够用, 而再增加购电池, 对于原装电池, 由于价格昂贵,贵得离奇,即使是再大款的人也会考虑去另外选购非原装电池,而选择一些组电(共实应该叫品牌电池,毕竟都是正规厂家生产)。 现在大行其道,比较畅销的应该是一些“高容量商务电”,经过测试,这类电池确实容量是比普通电池高,但一般根本达不到它所标称的数值,基本上,能达到它标称数值的百分80-85已经很不错了。本人手上的几块商务电都是如此。
如图:分别是3个厂家的商务电, 黄色是:XX,适用于多普达5系列的机器;

                       黑色是:XX。适用于MOTO E680/E2机器;

                       白色是:XX,适用于N73/3250机器。

    标称都是一千毫安以上,实测远达不到这个数值。但比普通电池容量高,这点肯定。

    选购这类“商务电”时, 一般不用去考虑它的牌子,都差不多的,其内部所用材料,组成都是差不多的,只是外面穿的“衣服”标称不一样而已。主要考虑它的价格,现在一般在25-30元的样子。(出厂价在20元以内)。


    顺便说下价格比较昂贵的原装电池,确实基本上达到了它称的容量,以下是我手上一块N82的原电:

    2)充电建议
    在手中有2块或以上电池的情况下,本人建议用座充充电(独立的座充,不是一个座子再接上直充的那种)。
  
    首先,这样的话,电池是在完全没负载的情况下充电的,对电池有好处;

    其次,座充的充电电流小,根据“恒流转恒压”的原理,能把电池的电量充得更为充足。不      信的话,同一个是池,你放在手机上直接充,充满后,拿下量一下这时的电压;再与放在座充上充满后的比较一下,看看数值就知道了。

    再次,我们知道,电池的寿命是以它的充放次数来计算的, 在直接插在直接上直充时,有许多机友经常边充边操作手机(上网,或看电影之类),   当手机显示”充满”电,并自动切断充电电路后,这时,机友们并没有马上拔下充电器,而是继续插在上面,上网,打电话,看电影,玩游,这些操作耗电都很快的, 过了一会儿,电池容量耗去一些,电压降下来,手机马上又启动充电电路,继续为电池充电(即增加了充放电次数)了,如此循环长期下次, 电池的寿命定相对来说比较短。

    后语:

    1、乱七八糟,语无伦次说了这么多也累了, 就说这么多了。
    2、以上仅是我个人的观点,与友人网无关!