Question

手机为什么第一次充电要冲12个小时？

不冲12个小时会怎么样？

Answer 1

我们爱机的锂电池究竟要如何保养才算正确？这个问题一直困扰着很多手机的忠实用户，包括我。在查阅了一些资料之后，不久前有机会咨询了一位电化学专业的在读博士和国内某知名电池研究所的副所长。现将最近获得的一些相关知识和心得写出来，以飨诸位读者。
锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。

化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻。

虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的。主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。

过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常。

而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗？专家明确地告诉我，这是没有意义的。他们甚至说，所谓使用前三次全充放的“激活”，在他们两位博士的知识里，也想不通这有什么必要。然而为什么很多人深充放以后 Battery Information 里标示容量会发生改变呢 ? 后面将会提到。

锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、 ID 、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。我个人认为，使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。

充电控制芯片主要控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段 ( 电池指示灯呈绿色闪烁。恒流快充阶段，电池电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到 0 ，而最终完成充电。

电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池的电量，这就是我们在 Battery Information 里读到的 wh. 值。而锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。

最后我对电池的保养的看法是：

1. 不必刻意保证每一次都放完电了再充；

2. 一段时间可做一次保护电路控制下的深充放以修正电池的电量统计，但这不会提高你电池的实际容量。

3. 长期不用的电池，应放在阴凉的地方以减弱其内部自身钝化反应的速度。

4. 保护电路也无力监控电池的自放电，长期不用的电池，应充入一定的电量以防电池在存贮中自放电过量导致过度放电的损坏。

其实电池没有太多要顾及的使用注意，换句话说是顾及也没有太大用。一个电池能使用多少次，也许差别更多的来自电池本身制造中的个体差异，而不是使用方法。选择具有良好口碑的手机品牌，无疑是日后电池使用长寿命的保障之一。

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1．认识记忆效应
电池记忆效应是指电池的可逆失效,即电池失效后可重新回复的性能.记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一特定的倾向.这个最早定义在镍镉电池,镍镉的袋式电池不存在记忆效应,烧结式电池有记忆效应.而现在的镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束. 因为现代镍镉电池工艺的改进,上述的记忆效应已经大幅度的降低,而另外一种现象替换了这个定义,就是镍基电池的"晶格化",通常情况,镍镉电池受这两种效应的综合影响,而镍氢电池则只受"晶格化"记忆效应的影响,而且影响较镍镉电池的为小.
在实际应用中,消除记忆效应的方法有严格的规范和一个操作流程.操作不当会适得其反.

对于镍镉电池,正常的维护是定期深放电:平均每使用一个月(或30次循环)进行一次深放电(放电到1.0v/每节,老外称之为exercise),平常使用是尽量用光电池或用到关机等手段可以缓解记忆效应的形成,但这个不是exercise,因为仪器(如手机)是不会用到1.0v/每节才关机的,必须要专门的设备或线路来完成这项工作,幸好许多镍氢电池的充电器都带有这个功能. 对于长期没有进行exercise的镍镉电池,会因为记忆效应的累计,无法用exercise 进行容量回复,这时则需要更深的放电(老外称recondition),这是一种用很小的电流长时间对电池放电到0.4v每节的一个过程,需要专业的设备进行. 对于镍氢电池,exercise进行的频率大概每三个月一次即可有效的缓解记忆效应. 因为镍氢电池的循环寿命远远低于镍镉电池,几乎用不到recondition这个方法.
▲建议1:每次充电以前对电池放电是没有必要,而且是有害的,因为电池的使用寿命无谓的减短了.
▲建议2:用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的,电流没法控制,容易过放到0v,甚至导致串联电池组的电池极性反转.
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2．电池需要激活吗
回答是电池需要激活,但这不是用户的要做的事.我参观过锂离子电池的生产厂, 锂离子电池在出厂以前要经过如下过程:
锂离子电池壳灌输电解液---封口----化成,就是恒压充电,然后放电,如此进行几个循环,使电极充分浸润电解液,充分活化,以容量达到要求为止,这个就是激活过程---分容,就是测试电池的容量选取不同性能(容量)的电池进行归类,划分电池的等级,进行容量匹配等.这样出来的锂离子电池到用户手上已经是激活过的了.
我们大家常用的镍镉电池和镍氢电池也是如此化成激活以后才出厂的.其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态,激活以后再封口,这个工序也只可能有电芯生产厂家来完成了.
这里存在一个问题,就是电池厂出厂的电池到用户手上,这个时间有时会很长,短则1个月,长则半年,这个时候,因为电池电极材料会钝化,所以厂家建议初次使用的电池最好进行3~5次完全充放过程,以便消除电极材料的钝化,达到最大容量.
在2001年颁布的三个关于镍氢.镍镉和锂离子电池的国标中,其初始容量的检测均有明确规定,对电池可以进行5次深充深放,当有一次符合规定时,试验即可停止.
这很好的解释了我说的这个现象.
★那么称之为"第二次激活"也是可以的,用户初次使用的"新"电池尽量进行几次深充放循环.
●然而据我的测试(针对锂离子电池),存储期在1~3个月之内的锂离子电池, 对它进行深充深放的循环处理,其容量提高现象几乎不存在.(我在专题讨论区有关于电池激活的测试报告)
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3．前三次要充12小时吗
这个问题是紧扣上面的电池激活问题的,姑且设出厂的电池到用户手上有电极钝化现象,为了激活电池进行深充深放电循环3次.其实这个问题转化为深充是不是就是要充12个小时的问题.那么我的另一片文章"论手机电池的充电时间" 已经回答了这个问题.
★★★答案是不需要充12小时.
早期的手机镍氢电池因为需要补充和涓流充电过程,要达到最完美的充饱状态,可能需要5个小时左右,但是也是不需要12个小时的.而锂离子电池的恒流恒压充电特性更是决定了它的深充电时间无需12个小时.
对于锂离子电池有人会问,既然恒压阶段锂离子电池的电流逐渐减小,是不是当电流小到无穷小的时候才是真正的深充.我曾经画出恒压阶段电流减小对时间的曲线,对它进行多次曲线拟合,发现这个曲线可以用1/x的函数方式接近与零电流,实际测试时因为锂离子电池本身存在的自放电现象,这个零电流是永远不可能到达的. 以600mah的电池为例,设置截至电流为0.01c(即6ma),它的1c充电时间不超过150 分钟,那么设置截至电流为0.001c(即0.6ma),它的充电时间可能为10小时---这个因为仪器精度的问题,已经无法精确获得,但是从0.01c到0.001c获的容量经计算仅为1.7mah,以多用的7个多小时来换取这仅仅的千分之三不到的容量是没有任何实际意义的.
何况,还有其它的充电方式,比如脉冲充电方式使锂离子电池来达到4.2v的限制电压,它根本没有截止最小电流判断阶段,一般150分钟后它就是100%充饱了.许多手机都是用脉冲充电方式的．
有人曾经用手机显示充饱后,再用座充进行充电来确认手机的充饱程度,这个测试方法欠严谨.
首先座充显示绿灯不是检测真正充饱与否的一个依据.
★★检测锂离子电池充饱与否的唯一最终的方法就是测试在不充电(也不放电)状态时的锂离子电池的电压.
所谓恒压阶段电流减小其真正的目的就是逐渐减小在电池内阻上因充电电流而产生的附加电压,当电流小到0.01c,比如6ma,这个电流乘与电池内阻(一般在200毫欧之内)仅为1mv,可以认为这时的电压就是无电流状态的电池电压.
其次,手机的基准电压不一定等于座充的基准电压,手机认为充饱的电池到了座充上,座充却不认为已经充饱,却继续进行充电.
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4．充电电池有最佳状态吗
有一种说法就是，充电电池使用得当，会在某一段循环范围出现最佳的状态，就是容量最大．这个要分情况，密封的镍氢电池和镍镉电池，如果使用得当（比如定期的维护，防止记忆效应的产生和累计），一般会在100～200个循环处达到其容量的最大值，比如出厂容量为1000mah的镍氢电池用了120次循环后,其容量有可能达到1100mah．几乎所有的日本镍氢电池生产商的技术规格书中描述镍基电池的循环特性的图上我都能看到这样的描述．
★镍基电池有最佳状态,一般在100~200循环次数之间达到其最大容量对于液态锂离子电池，却根本不存在这样一个循环容量的驼峰现象，从锂离子电池出厂到最终电池报废为止，其容量的表现就是用一次少一次．我在对锂离子电池做循环性能的时候也从来没有看到过有容量回升的迹象．
★锂离子电池没有最佳状态.
值得一提的是,锂离子电池更容易受环境温度的变化而表现不同的性能,在25~40 度的环境温度会表现其最好性能,而低温或高温状态,他的性能就大打折扣了.要使你的锂离子电池充分展现它的容量,一定要细心的注意使用环境,防止高低温现象,比如手机放在汽车的前台上,中午的太阳直射很容易就可以使其超过60度,北方的用户的电池待机时间,同等网络情况下,就没有南方的用户长了.
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5．真的是充电电流越大，充电越快吗
\"论手机电池的充电时间\"一文中已经讲了这个问题,对于恒流充电的镍基电池, 可以这么说,而对应锂离子电池,这个是不完全正确的。
★★对于锂离子电池的充电，在一定电流范围内(1.5c~0.5c),提高恒流恒压充电方式的恒流电流值,并不能缩短充饱锂离子电池的时间.

再给你介绍一个手机论坛，里面有如何保养电池的帖子，相信会对你有所帮助

http://bbs.tcmm.cn/

Answer 2

记忆效应

Answer 3

如何为新电池充电
　　在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易 激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可 激活 电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应 。因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此，从我自己的实践来看，从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。
　　对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便 激活 电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。
　　此外，锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。
　　此外在对某些机器上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池的寿命而言是不利的。同时，长充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。
　　此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。
　　2、正常使用中应该何时开始充电
　　因为充放电的次数是有限的，所以应该将锂电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表，关于循环寿命的数据列出如下：
　　循环寿命 (10%DOD):>1000次
　　循环寿命 (100%DOD):>200次
　　其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见，可充电次数和放电深度有关，10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量：10%*1000=100，100%*200=200，后者的完全充放电还是要比较好一些，但前面网友的那个说法要做一些修正：在正常情况下，你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电，但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候，就应该及时开始充电，当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。
　　而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候，即使在电池尚有很多余电时，那么你也只管提前充电，因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命，也就是“0.x”次而已，而且往往这个x会很小。
　　电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法，就是“尽量把机器的电池的电量用完，最好用到自动关机”。这种做法其实只是镍电池上的做法，目的是避免 记忆效应 发生，不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为机器电池电量过低的警告出现后，仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的机器在后来的充电及开机中均无反应，不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低，以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。
　　3、对锂电池的正确做法
　　归结起来，对锂电池在使用中的充放电问题最重要的提示是：
　　1、按照标准的时间和程序充电，即使是前三次也要如此进行；
　　2、当出现机器电量过低提示时，应该尽量及时开始充电；
　　3、锂电池的激活并不需要特别的方法，在机器正常使用中锂电池会自然激活 。如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电 激活 ”方法，实际上也不会有效果。
　　因此，所有追求12小时超长充电和把锂电池用到自动关机的做法，都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的，请你及时改正，也许为时还不晚。
　　4、使用锂电池注意防火
　　有许多人或许是从手机才开始熟悉锂电池的。其实，它在许多家电中都有使用。毋庸置疑，锂电池高效、体轻等等优点正使其迅速地推广应用开来。可是，你是否知道，使用不慎，它也会使你惹“火”上身？
　　锂电池具有体轻、高效、耐低温（－40℃）等优点，0．3mm厚、邮票大小的锂电池可连续使用5年以上，近年来正逐步淘汰现用的碱性干电池和锰电池，广泛应用于许多高档家电和手机中。
　　锂电池不同于现用的锰电池和碱性干电池的氯化锌和氢氧化钾水溶电解液，它使用的是有机溶媒。锂电池正极采用二氧化锰、氟化铅、氯化亚硫等材料。负极采用的锂金属箔同一般电池负极使用的氯化锌相比，离子化倾向强、正负极电压差大，这样提高了锂电池的工作效能。
　　但是，锂电池在使用过程中常常会出现发热、燃烧现象，轻者影响主机使用，重者还会烧毁主机引起火灾。据报道，日本近年来已发生多起因锂电池发热燃烧引起的家庭火灾事故。
　　那么锂电池为什么会发热、燃烧呢？原来锂电池中的许多材料与水接触后，可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象。锂电池正极的二氧化锰，只沾一小滴水便可出现发热现象。锂电池中的氯化亚硫与水接触后，在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能，几种因素使锂电池成为生活中的“火种”，因此人们在使用锂电池时一定要注意防水、防潮湿。各种主机停用后，应取下锂电池置于干燥、低温处妥善保管，以预防和避免因锂电池使用不当而引起家庭火灾事故的发生