電池記憶效應

　　電池記憶效應（Battery memory effect）是指如果電池屬鎳鎘電池，長期不徹底充電、放電，易在電池內留下痕跡，降低電池容量的現象。

　　電池記憶效應的意思是說，電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式，日久就很難改變這種模式，不能再做大幅度充電或放電。 鋰離子電池不存在這種效應。

　　導致的原因

　　由于傳統工藝中負極為燒結式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。

　　電池會儲存這一放電平臺并在下次循環中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應，使電池的容量變得更低。

　　認識記憶效應

　　電池記憶效應（Battery memory effect）是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復的性能。電池長時間經受特定的工作循環后，自動保持這一特定的傾向。這個最早定義在鎳鎘電池，鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應，燒結式電池有記憶效應。意思是說，電池好像記憶用戶日常的充、放電幅度和模式，日久就很難改變這種模式，不能再做大幅度充電或放電。而現在的鎳金屬氫（俗稱鎳氫）電池不受這個記憶效應定義的約束，但有惰性，前幾次要激活才行，一般可以充放電300-500次，過后就會發現持續時間越來越短，短得你想換手機。用舊的電池包好放在冰箱里幾天然后再用會有所提高性能。

　　由于傳統工藝中負極為燒結式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。要消除這種效應，有兩種方法，一是采用小電流深度放電（如用 0.1C 放至 0V ）一是采用大電流充放電（如 1C ）幾次。

　　在實際應用中，消除記憶效應的方法有嚴格的規范和一個操作流程。操作不當會適得其反。對于鎳鎘電池，正常的維護是定期深放電：平均每使用一個月（或30次循環）進行一次深放電（放電到1.0V/每節，即exercise），平常使用是盡量用光電池或用到關機等手段可以緩解記憶效應的形成，但這個不是exercise，因為儀器（如手機）是不會用到 1.0V/每節才關機的，必須要專門的設備或線路來完成這項工作，幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能。電池會儲存這一放電平臺并在下次循環中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應，使電池的容量變得更低。

　　鋰離子電池

　　鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為 LiCoO2 ，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合。鋰離子的移動產生了電流，化學反應原理雖然很簡單，然而在實際的工業生產中，需要考慮的實際問題還是很多：正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子；填充在正負極之間的電解液，除了保持穩定，還需要具有良好導電性，減小電池內阻。

　　鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、 ID 、充電狀態、放電次數等數值。這些數值在使用中會逐漸變化。使用說明中的“使用一個月左右應該全充放一次”的做法主要的作用應該就是修正這些寄存器里不當的值，使得電池的充電控制和標稱容量吻合電池的實際情況。充電控制芯片主要控制電池的充電過程。鋰離子電池的充電過程分為兩個階段，恒流快充階段（電池指示燈呈黃色時）和恒壓電流遞減階段（電池指示燈呈綠色閃爍）。

　　恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標準電壓，隨后在控制芯片下轉入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到零，而最終完成充電。電量統計芯片通過記錄放電曲線（電壓，電流，時間）可以抽樣計算出電池的電量，這就是我們在 Battery Information 里讀到的wh值。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線，其計算出來的電量也就是不準確的。所以我們需要深充放來校準電池的芯片。

　　關于鋰離子電池的一些爭議

　　1. 新電池需要重復幾次完全充電放電來激活嗎？

　　因為鋰離子電池不存在記憶效應，所以鋰離子電池的使用不需要激活。確實有一些充電電池需要類似的“激活”工作。這就是較早的鎳鎘充電電池和鎳氫充電電池。這些電池會產生一種被稱為“記憶效應”的現象，在不完全放電的狀態下充電，容易使電池過度充電，時間長了會導致電極板上增生晶體，阻塞電解液與電極板的接觸，造成電池的電壓下降，讓使用者產生電池很快就用完了的感覺。因此對于這兩種電池來說，定期（而不是每次）對電池完全放電后再充電可以減輕上述原因引起的電壓下降現象。不過，現在我們手機和筆記本電腦上所使用的電池，大都是鋰離子電池 （Li-ion Battery）。鋰離子電池雖然身材小卻可以儲存大能量，因此使用的越來越廣泛。鋰離子電池在開始使用時不需要通過深度充放電來進行激活，因為電池的初始化及測試過程已經在制造電池的時候完成了。鋰離子電池也沒有所謂的“記憶效應”的，可以隨時充電。建議定期對鋰離子電池進行一次完全充放電的說法，僅僅是為了校準筆記本電腦和一些高端智能手機上的電量檢測裝置，并不是因為對電池本身有什么好處。對于普通的手機、數碼相機這些分段顯示電池大概電量的設備，是完全不需要定期完全充放電的。

　　2.過度充電是否會引起電池爆炸？

　　鋰離子電池的能量密度大，電壓較高（單獨鋰離子電池單元產生的電壓可達到4.2V，而普通的鎳基充電電池為1.2V），和低電壓類電池相比，鋰離子電池充電時電極的氧化還原反應十分劇烈，因此鋰離子電池的使用條件必須受到嚴格限制，過度充電、過度放電、短路、高溫等都會引起電池損壞，甚至發生起火和爆炸。但是，實際使用中的鋰離子電池是把若干個電芯連同一套安全保護電路以及多種安全裝置一起封裝成一塊電池板。這些安全設計可以保證在過度充電、過度放電和短路時自動切斷電池的電路；電池內部壓力過高還會觸發排氣裝置減壓；電池溫度過高則會觸發熱熔保護裝置，阻滯鋰離子的運動從而停止電池的電化學反應。因此，只要不用質量不靠譜的山寨電池，手機充滿電沒有及時拔掉電源不會引起電池爆炸。

　　3.減少充電次數，可以延長電池壽命嗎？

　　一般鋰離子電池的壽命可以達到幾百次充放電循環，電池和設備的說明書上也經常見到這樣的表述。這里的1個充放電循環是指將電池電量用光然后再充滿的過程，而不是插上充電器再拔掉就算1次。連續對鋰離子電池進行深度充放電，對鋰離子電池的壽命是有影響的，上述幾百次的數據也是在這樣的條件下測得的，但在日常淺度充放電條件下，鋰離子電池的壽命其實相當長。此外，鋰離子電池放著不用，其容量也會自然損失，主要的影響因素是電壓和溫度。研究表明，鋰離子在完全充電的狀態下長時間存放，其容量會發生明顯損失。同樣的，溫度越高，鋰離子電池的容量損失就越快，而這種損失是不可逆的，也就是說，電池的容量會永久變小。在0度環境下，電量剩余40%的鋰離子電池存放一年后，其容量會損失2%；而在40度環境下，完全充滿電的鋰離子電池存放一年后，其容量損失高達35%。 4．鋰離子電池的正確使用

1、為新電池充電 ：

　　在使用鋰電池中應注意的是，電池放置一段時間后則進入休眠狀態，此時容量低于正常值，使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活，只要經過3—5次正常的充放電循環就可激活電池，恢復正常容量。由于鋰電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應 。因此用戶新鋰電池在激活過程中，是不需要特別的方法和設備的。從一開始就采用標準方法充電這種“自然激活”方式是最好的。鋰電池或充電器在電池充滿后都會自動停充，并不存在鎳電充電器所謂的持續10幾小時的“涓流”充電。也就是說，如果你的鋰電池在充滿后，放在充電器上也是白充。

　　而我們誰都無法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質量的萬無一失，所以電池將長期處在危險的邊緣徘徊。這也是我們反對長充電的另一個理由。此外在對某些機器上，充電超過一定的時間后，如果不去取下充電器，這時系統不僅不停止充電，還將開始放電-充電循環。也許這種做法的廠商自有其目的，但顯然對電池的壽命而言是不利的。同時，長充電需要很長的時間，往往需要在夜間進行，而以我國電網的情況看，許多地方夜間的電壓都比較高，而且波動較大。前面已經說過，鋰電池是很嬌貴的，它比鎳電在充放電方面耐波動的能力差得多，于是這又帶來附加的危險。

2、正常使用中應該何時開始充電：

　　因為充放電的次數是有限的，所以應該將鋰電池的電盡可能用光再充電。關于鋰離子電池充放電循環的實驗表，關于循環壽命的數據列出如下： 循環壽命 （10%DOD）：》1000次 循環壽命 （100%DOD）：》200次

　　其中DOD是放電深度的英文縮寫。從表中可見，可充電次數和放電深度有關，10%DOD時的循環壽命要比100%DOD的要長很多。當然如果折合到實際充電的相對總容量：10%*1000=100，100%*200=200，后者的完全充放電還是要比較好一些，在正常情況下，應該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電，但假如電池在預計第2天不可能堅持整個白天的時候，就應該及時開始充電，當然你如果愿意背著充電器到辦公室又當別論。

　　而需要充電以應付預計即將到來的會導致通訊繁忙的重要事件的時候，即使在電池尚有很多余電時，那么也只管提前充電，因為并沒有真正損失“1”次充電循環壽命，也就是“0。x”次而已，而且往往這個x會很小。電池剩余電量用完再充的原則并不是要走向極端。和長充電一樣流傳甚廣的一個說法，就是“盡量把機器的電池的電量用完，最好用到自動關機”。這種做法其實只是鎳電池上的做法，目的是避免記憶效應發生，不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經有人因為機器電池電量過低的警告出現后，仍然不充電繼續使用一直用到自動關機的例子。結果這個例子中的機器在后來的充電及開機中均無反應，不得不送客服檢修。這其實就是由于電池因過度放電而導致電壓過低，以至于不具備正常的充電和開機條件造成的。

　　3、對鋰電池的正確做法

　　歸結起來，我對鋰電池在使用中的充放電問題最重要的提示是：

　　1、按照標準的時間和程序充電，即使是前三次也要如此進行；

　　2、當出現機器電量過低提示時，應該盡量及時開始充電；

　　3、鋰電池的激活并不需要特別的方法，在機器正常使用中鋰電池會自然激活。

　　鉛酸蓄電池有記憶效應嗎？

　　【1】電瓶車的鉛酸蓄電池一般是沒有記憶效應的。一般來說是鋅酸鎳酸的容易記憶效應的。電瓶車鉛蓄電池如下圖所示：

　　【2】定義：電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。 英語：Lead-acid battery 。放電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。分為排氣式蓄電池和免維護鉛酸電池。

　　【3】電池主要由管式正極板、負極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。排氣式蓄電池的電極是由鉛和鉛的氧化物構成，電解液是硫酸的水溶液。主要優點是電壓穩定、價格便宜；缺點是比能低。