手機充放電知識1-鋰電池保護IC介紹

加好友 · 發表於 2014-3-5 23:07

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本帖最後由 coutshan23 於 2014-3-17 20:45 編輯

大家好我叫生魚片
因為聽到身邊很多人錯誤的使用手機充電方式本來就很懶說明
但後來想想平常都沒有發文的我也應該跟大家分享我的拙見及知識 (PS:希望是給不是研究鋰電池的朋友了解如何使用，或是基本知識)
收先介紹我的學歷及經歷
某國立大學電機所-資科組碩士論文-鋰電池電極及電解液之影響 (本文不會提到論文相關材料研究)
目前工作:鋰電池保護IC PACK廠電子研發工程師
公司主要設計 NOTE、平板。HI-POWER鋰電池組
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第一講:鋰電池介紹
第二講:行動電源(3/17更新完畢)
第三講:手機VS平板鋰電池不同
第四講:新手必看_超精華複習整合+Q&A (3/17更新完畢)

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第一講:

簡單介紹鋰電池，鋰電池不同於傳統電池，是一個具有"高密度"
"高能量"的儲能電池，外觀有分為18650筒狀電池及平片狀的Polymer電池
基本成分為鋰化合物、石墨，有機電解液等等，因配方濃度不同，電池特性也不同
，也因為這是高能量應用，加上有機電解液，所以容易造成爆炸的危險，故
"鋰電池保護IC"就相當重要

PS感謝大大提醒:
18650筒狀電池及平片狀的Polymer電池只是我在公司的簡稱，因為習慣，就沒有注意。
一次電池包含鋰電池
二次電池包含的是鋰二次電池(也就是鋰聚合物電池)
無論是18650 或是片狀都是所謂 Polymer電池，只是在公司對話討論我們都只是說18650跟Polymer，區別樣式。感謝howard30440 jeff640545 大大的提醒糾正
本文說的鋰電池都是只鋰聚合物二次電池~感謝

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2014-3-6 23:20 上傳

上圖為電池種類

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2014-3-6 12:36 上傳

上圖為18650鋰電池 (舊型NOTE BOOK )

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2014-3-6 12:36 上傳

上圖為平片狀的Polymer電池(平板手機薄型筆電用的)

在有鋰電池使用的3C家電，一定都會有保護功能的PCB設計，主要零件:保護IC+2個FET開關，作為過充或過放保護功能。

過充保護:鋰電池在充電時候都會額定電壓(大多是4.2V)為保護電池不要超過4.2，我們都在IC上做為一個防止過充的保護功能，只要充電太久達到4.2V，IC就會停止充電，以免發生一直充電，讓電池的內部化學出現異常，導致內短路，就可能爆炸。

過放保護:是因為電池低於額定電壓(大多是2.8V或3V)容易造成電池永久失效，也就是壞了，正常的過放，就算是放到失效，也是不會有爆炸危險，頂多是電池壞了，但是有IC保護功能，也會避免使用者過量的放電(使用)，就如此進行保護。

過溫保護:鋰電池在放電時候溫度會大量上升，比充電時候溫度更高，所以有些比較高級的產品，也會加入過溫保護功能，也許有些人不當使用始手機大量放電，或長時間放電，產生大量熱，這樣也容易造成電池內化學變化異常，有爆炸危險。

鋰電池相關資訊為額定過充電壓，額定過放電壓，電容量，充放電C數
額定過充電壓:通常為4.2V
額定過放電壓:通常為3V
電容量:為 XXXX mAh(EX: 3000mAh 此為Z1規格)
充放電C數轉換: 電容量*C數=安培 (EX:0.5C * 3000mAh = 1500mA) 通常電池為0.5C充放電，以Z1來說也就是不大於1500mA充放電是最好的
額定飽電電流:通常為100~200mA

以下實驗為鋰電池特性沒有加上IC保護板用LEARNING控制充放電電壓電流

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圖一.0.5C充放電電壓

2014-3-6 11:07 上傳

圖一為電池充放電及休息時候電壓變化圖

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圖二.0.5C充電電壓

2014-3-6 11:07 上傳

圖二為電池充電及休息時候電壓變化圖，電池充飽到4.2V進入休息時候，電壓會正常回彈到4.1V左右。

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圖三.0.5C充電電流

2014-3-6 11:07 上傳

圖三是電池充電及休息時候電流變化圖，電池從一開始用定電流充電，到快飽電時候，電流量會開始轉成定電壓充電，電流會越小，直到額定飽電電流，所以感覺充飽電西要很久時間，從99%到100%感覺需要比較久時間也是如此，電池的特性再快充飽，電流量會越來越小(大約在7500S~8250S時間時後可以看出)。

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圖四.0.5C放電電壓

2014-3-6 11:07 上傳

圖四是電池放電及休息時候電壓變化圖，電池大約在3.4V左右會快速的放電，直到進入過放或是電量為0時候就不再放電，此時休息電池電壓也會回彈，也故如此手機自動關機，但還是可以打開，但通常幾秒又關機，也是如此。

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圖五.0.5C放電電流

2014-3-6 11:07 上傳

圖五是電池放電及休息時候電壓變化圖，電池放電電流是很穩定的放電。

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Q:新手機拿到需要充多久
A:鋰電池的手機可以打開充電，到100%就可以使用，不需要堅持到6~8小時，雖然手機也有保護IC，不會過充問題或是爆炸，但也要有正確知識，傳統式的鎳氫電池手機才需要6~8小時(避免記憶性)，鋰電池的不需要。這邊也需要說明6~8小時是新的鎳氫電池為了活性化所訂出來一個規範，已避免記憶性的明顯性。

Q:為何我的手機發燙
A:手機電池都坐在背蓋上，在充放時候，溫度都會高，尤其是放電，錯誤的迷思大家會認為手上摸到的是CPU溫度，其實是電池充放電時候的溫度，其中放電最明顯，因為被蓋下就是電池，故比較容易熱的手機不一定就效能差(也許他的CPU根本不容易發熱)只是他的電池容易發熱，或是機構設計不好導致於我們使用中會覺得很熱。

Q:何時手機充電最好:
A:鋰電池沒有所謂"容量記憶性"問題，所以只要正常使用都可以充電，但最好的是在5%就要充電，千萬不要在低或是沒電自動關機，為了避免手機瞬間大電流放電，保護IC設計不良，造成過放保護功能失效，手機電池就會壞了，如果長期不用，也不需要放空，那些需要放空的都是"鎳氫電池"有記憶性的電池特性，鋰電池就不需要如此了。ps:5%只是最好不要再低於的大概數字，並不是絕對數字，且儘量不要用到關機是為了"避免"我說的情況，但不是說用到沒電再充的人是錯的

PS:3/7做了一個實驗,更正我上面所說,大電流確實可能會讓電壓大量降低,但是要讓整個手機電池壞掉,不太可能,因為電流量要大過充放電電流才有可能,那時就是短路電流,手機應該不太可能有人會使用到短路,但是用小電流放電就可能,也就是5%以下,若是都不管,讓手機電流一直消耗,如果保護功能失效,手機電池確實就會壞了.

Q:為何手機快沒電時候，電量顯示會快速沒電
A:電量的顯示是線性的下降，但是電池的放電曲線並不是，電池在放電快沒電時候會快速放到3V或是保護IC設定的範圍，所以這是正常的

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剛下班大約用文字敘述
下一課就說明行動電源  如何選購跟應用 (再附上測試圖)
大家多多支持  (如果想轉發也可以~~~)

因為我是Sony Z1 手機所以就寫在SONY 這邊
敢希望大家多多鼓勵也有專家在這邊看有錯誤或要討論的都可以唷 ^^感謝主

加好友 · 發表於 2014-4-28 16:00

由手機網頁發佈

coutshan23 發表於 2014-3-5 23:07大家好我叫生魚片因為聽到身邊很多人錯誤的使用手機充電方式本來就很懶說明但後來想想平常都沒有發 ...

謝謝這個幫助很大=））

加好友 · 發表於 2014-4-12 23:22

coutshan23 發表於 2014-4-12 15:22
電池容易壞~~~溫度容易過高
壽命減少

摁,那我還是乖乖等它充玩再玩好了

加好友 · 發表於 2014-4-12 15:22

ss01208 發表於 2014-4-12 13:23
不好意思,我想問一下,假如我插著行動電源1A的孔,邊充邊玩,請問久了會怎樣?

電池容易壞~~~溫度容易過高
壽命減少

加好友 · 發表於 2014-4-12 13:23

不好意思,我想問一下,假如我插著行動電源1A的孔,邊充邊玩,請問久了會怎樣?

加好友 · 發表於 2014-4-10 23:34

MAXKYO2 發表於 2014-3-29 03:51
原來如此妮可上了一課謝謝

感謝支持

加好友 · 發表於 2014-3-29 03:51

原來如此妮可上了一課謝謝

加好友 · 發表於 2014-3-22 10:20

很實用的知識，謝謝你的解說。

加好友 · 發表於 2014-3-18 00:59

充電中使用手機會傷~~這應蓋世說傷轉換效率IC的效能，周邊如LCD也是重耗電，建議觀螢幕休眠狀態充電比較快，也不傷裡面的元件~

加好友 · 發表於 2014-3-15 23:08

e5365182 發表於 2014-3-15 22:01
嗯原來是有點誤差,謝謝講解！

試試看把充電時間拉久再比較看看

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