开封理士蓄电池总代理

理士蓄电池我们再看上面这张图，氧(O)、钴(Co)、锂(Li)三种元素构成了非常稳定的正极材料结构(图中的比例和排列仅作参考)，负极石墨的碳原子排列也具有非常稳定的层状结构。正负极材料不但要活泼，还要具有非常稳定的结构，才能实现有序的，可控的化学反应。不稳定的结果是什么？想想汽油燃烧和炸弹爆炸，能量剧烈释放，这个化学反应的过程实际上是无法人为去精确控制的，于是化学能变成了热能，一次性把能量释放完毕，而且不可逆。

金属形态存在的锂元素太“活泼”了，调皮的孩子多半都不听话，喜欢搞破坏。早期针对锂电池的研究，确实是集中以金属锂或其合金作为负极这个方向，但是因为安全问题突出，不得不寻找其他更好的路径。近年来，随着人们对能量密度的追求，这个研究方向又有“满血复活”的趋势，这个我们后面会讲到。
为了实现能量存储和释放过程中的化学稳定性，即电池充放电循环的安全性和长寿命，我们需要一种电极材料，在需要活泼的时候活泼，在需要稳定的时候稳定。经过长期的研究和探索，人们找到了几种锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料，作为电池正极或负极的活性物质，解决了上述问题。如上图所示，磷酸铁锂的橄榄石结构也是一种非常稳定的正极材料结构，充放电过程中锂离子的脱嵌，并不会造成晶格坍塌。题外话，锂金属电池确实是有的，但与锂离子电池相比，几乎可以忽略不计，技术的发展，最终还是要服务于市场。

当然，理士蓄电池在解决了稳定性问题的同时，也带来了严重的“副作用”，就是作为能量载体的锂元素占比大大降低，能量密度降了不止一个数量级，有得必有失，自然之道啊。
负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质，也是遵循上述的原则，既要求是好的能量载体，又要相对稳定，还要有相对丰富的储量，便于大规模制造，找来找去，碳元素就是一个相对优解。当然，这并不是唯一解，针对负极材料的研究很广泛，后面有论述。
电解质是干嘛的？通俗的讲，就是游泳池里面的“水”，让锂离子能够自由的游来游去，所以呢，离子电导率要高(游泳的阻力小)，电子电导率要小(绝缘)，化学稳定性要好(稳定压倒一切啊)，热稳定性要好(都是为了安全)，电位窗口要宽。基于这些原则，经过长期的工程探索，人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。有机溶剂有PC(碳酸丙烯酯)，EC(碳酸乙烯酯)，DMC(碳酸二甲酯)，DEC(碳酸二乙酯)，EMC(碳酸甲乙酯)等材料。电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等材料。
隔离膜则是为了阻止正负极材料直接接触而加进来的，我们希望把电池做的尽可能的小，存储的能量尽可能的多，于是正负极之间的距离越来越小，短路成为一个巨大的风险。为了防止正负极材料短路，造成能量的剧烈释放，就需要用一种材料将正负极“隔离”开来，这就是隔离膜的由来。隔离膜需要具有良好的离子通过性，主要是给锂离子开放通道，让其可以自由通过，同时又是电子的绝缘体，以实现正负极之间的绝缘。目前市场上的隔膜主要有单层PP，单层PE，双层PP/PE，三层PP/PE/PP复合膜等。

★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。 地电压在IT电源内的传播途径
从上图可见，具有数伏零地电压的220V交流电，进入IT负载的电源后，从到第二级，也许我们还能“追寻”到这一电压的存在踪迹，但是经过第三级后，由于变压器的隔离作用，这一共模电压在变压器的隔离输出端被彻底消除，后面的电路已经没有了零线，只有直流的正、负极，所以也就不再存在所谓的零地电压及产生的干扰。此外，无论是ATX还是SSI电源，都在其输入端设有共轭电抗器与Y电容，这一部件基本就可将共模的零地电压阻隔在IT电源的级以外。
可见，零地电压进入IT负载内部后，从传播途径看，经共轭电抗器抑制后，终结于内部变压器的前端，根本达不到真正的IT内部CPU、RAM、EPROM、硬盘等的供电端，所以无论是多高的零地电压都根本不可能对数据系统造成任何影响。
有必要指出的是IT负载电源输出的12V直流电压，就是经第三级高频逆变器的高频变换得到的，其变换频率通常高达50KHZ~150KHZ，远高于高频机UPS的变换频率，所以高频变换是IT电源自身的根本，IT负载不惧怕“高频”。
2. “零地电压”与“相地电压”
“零地电压”已经广为人知，而“相地电压”的概念却似乎有点好笑。但是，如果我们能简单地分析一下相线和零线在IT负载内部的传播途径，我们就会得出非常惊奇的结果。由于ATX和SSI的变换结构几乎相同，所以我们以SSI制式电源为例来说明。
具有零地电压的UPS输出AC 220V电压进入IT负载的电源后，在输入电源的正半周，经第二级的整流后，相线L与第三级高频逆变器的正母线连通，而零线N则与负母线连通，见图9(a)；而在输入电源的负半周，则刚好相反，零线N与正母线连通，而相线L则与负母线连通，见图9(b)。
由此可见，在IT负载的第二级后，相线与零线具有完全相同的功能与流通线路。这样，如果“零地电压”高将影响IT负载的正常运行，那无疑“相地电压”高也会对IT负载产生致命的影响。而零地电压我们可以通过技术手段让它小于1V甚至等于0V，但是，如果我们让相地电压也控制到小于1V以下的话，那么IT负载的输入就没电了，数据机房也就直接瘫痪了。因此，从这一反例也可看出，强调零地电压小于1V是一个荒谬的概念！
分析这一电路的交流输入部分，还可以得出一个更有趣的结果，由于输入电路的完全对称性，如果我们让“零地电压”等于AC 220V，而让“相地电压”等于0V，这一IT电源的输出将不受任何影响地正常工作。所以，从理论上说，IT负载的安全零地电压应为AC 220V，问题是这时如果相地电压也等于220V的话，输入IT负载的相零电压就等于0V或440V了， IT负载就出现了断电或高压事故！如果我们能设计一具有零地电压、相地电压和“相零电压”都等于220V的“特殊UPS”向IT负载供电，则IT负载将不受任何影响。

  ★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。    
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。     
６．直充标的输出电流就等于充电电流吗？
  这就要讨论手机的充电方式了，对于充电管理在手机里面的，设定同样一个直充(实际应称为电源适配器)的输出如：5.3V 600mA
  A. 充电管理是开关方式(高频脉宽调整PWM方式)，这个充电方式，手机并没有完全利用直充的输出能力，直充工作在恒压段，输出5.3V，此时真正的充电电流由手机的充电管理进行调整，而且肯定要小于600mA，一般在300~400mA。这个时候，大家看到的直充的输出电流就不是手机的充电电流。比如Motorola的许多直充其输出为5.0V 1A，真正对电池充电的也就用到了500mA足矣，因为手机的电池容量也不过580mAh。
  ★这时直充上标的输出电流就不等于实际充电电流 
  B. 充电管理为脉冲方式的，这个充电方式，手机完全利用了直充的限流电流，就是用了600mA在电池上，这个时候，直充的输出电流就是充电电流了。 
  当然以上的都是指在锂离子电池的恒流阶段或镍氢电池的充电而言。
如果手机没有充电管理，把充电的管理移到了直充上，比如许多的CDMA手机都是如此，这个就没什么好说的，它的输出写的很明白，比如输出：4.2V 500mA，这个就是锂离子电池恒流恒压两个数据了。
７．循环充放电一次就是少一次寿命吗？
  循环就是使用，我们是在使用电池，关心的是使用的时间，为了衡量充电电池的到底可以使用多长时间这样一个性能，就规定了循环次数的定义。实际的用户使用千变万化，因为条件不同的试验是没有可比性的，要有比较就必须规范循环寿命的定义。 
  国标如是规定锂离子电池的循环寿命测试条件及要求：在25度室温条件下以恒流恒压方式1C的充电制度充电150分钟，以恒流1C的放电制度放电到2.75V截止为一次循环。当有一次放电时间小于36分钟时试验结束，循环次数必须大于300次。解释：
  A. 这个定义规定了循环寿命的测试是以深充深放方式进行的 
  B. 规定了循环寿命按照这个模式执行后必须超过300次以后容量仍然有60%以上。    
实际上，不同的循环制度得到的循环次数是截然不同的，比如以上其它的条件不变，仅仅把4.2V的恒压电压改为4.1V的恒压电压对同一个型号的电池进行循环寿命测试，这样这个电池就已经不是深充方式了，最后测试得到循环寿命次数可以提高近60%。那么如果把截止电压提高到3.9V进行测试，其循环次数应该可以增加数倍。
  理士蓄电池这个关于循环一次就少一次寿命的说法已经有许多友人进行了讨论，我只是补充说明一下而已，大家在谈论循环次数的时候不能忽视循环的条件。

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（王浩为你服务）

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