二次鋰離子電池簡介及常見分類
可充電式二次鋰離子電池是一種由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼所組成的電能儲存及釋放裝置,具有體積/質量能量密度大、工作電壓高、自放電效率低、無記憶效應等優點,已被廣泛應用於消費類電子產品中,亦開始大量使用在油電混和動力及純電驅動的汽機車上
正極材料:採用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳(NCM)/鎳鈷鋁(NCA)三元材料、磷酸鋰鐵等,正極材料直接影響鋰電池標稱電壓、充放電性能、能量密度等主要特性,其反應為放電時鋰離子嵌入,充電時鋰離子脫嵌
負極材料:多採用石墨(鈦酸鋰電池的負極材料為鈦酸鋰),其反應為放電時鋰離子脫嵌,充電時鋰離子嵌入
隔膜:把正負極分隔開來,防止接觸短路
電解質/液:鋰鹽(六氟磷酸鋰)+溶劑的電解質溶液,鋰聚合物電池則採用膠狀/固態的聚合物材料取代液態溶劑,鋰離子可在電解質/液內移動並穿過隔膜以完成充放電反應
隨著應用領域的不斷擴展,對鋰離子電池的性能及安全要求也越來越高,使用者期待的理想型電池應具備安全、容量大、充電快、長壽、便宜等條件。然而魚與熊掌不可兼得,現有的二次鋰離子電池的主要性能指標是充放電倍率性能、能量密度、循環壽命、安全穩定性、運作溫度範圍、價格。當想要提高單一個指標時,其他的指標相對來說都會受到影響或減損。只有各項性能指標均衡的電池,才能適應更廣泛的使用環境,並在確保使用安全的同時,降低成本,提升效率,才能成為市場主流
三元鋰
三元鋰電池是指使用三元材料做為正極,石墨作為負極的鋰電池。正極三元材料內所含的鎳+鈷+錳 (NCM)或鎳+鈷+鋁(NCA)三種金屬材料比例可在一定範圍內調整,並且其性能隨著比例的不同而變化。鎳的作用是提升能量密度;鈷的作用是提升穩定性,並提高循環壽命和倍率性能;錳或鋁也有提高電池安全性及穩定性的作用
三元鋰電池正極材料分解溫度在200℃左右,分解時會產生劇烈化學反應產生更多熱量,熱量快速累積最後會導致熱失控,使用三元鋰電池時有較高的監控管理要求,使其可以工作在安全狀態下
特性:
1.標稱電壓:3.7V/3.8V
2.正極材料:鋰與NCM(鎳+鈷+錳)或NCA(鎳+鈷+鋁)三種金屬材料合金氧化物
3.負極材料:石墨
優點:
1.能量密度高,相同體積/重量的電池可攜帶的電能(Wh)最多
2.放電平台標稱電壓高
缺點:
1.安全性較差,無法承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充,將會導致起火及爆炸
2.耐高溫/熱穩定特性較差,高溫下容易導致熱失控,需要充足的管理措施,避免電池過熱發生危險
3.循環次數較少,壽命較短
4.製作正極材料需使用鎳/鈷/錳等重金屬,鈷的礦產資源有限價格高,且不落實回收會造成環境汙染
磷酸鋰鐵
磷酸鋰鐵電池是指用磷酸鋰鐵作為正極,石墨作為負極的鋰離子電池,製作磷酸鋰鐵正極材料不會涉及到鎳、鈷等金屬資源,相較於鈷,鐵與磷在地球資源含量十分豐富,原料成本較低。比起三元鋰,磷酸鋰鐵電池具有耐高溫特性,更好的安全穩定性,更長循環壽命的優勢
特性:
1.標稱電壓:3.2V/3.3V
2.正極材料:磷酸鋰鐵(LiFePO4)
3.負極材料:石墨
優點:
1.比起三元鋰,磷酸鋰鐵的循環次數較多,壽命較長
2.比起三元鋰,磷酸鋰鐵穩定性及安全性較高,即使發生劇烈碰撞/物理破壞/過充/短路也不會導致爆炸
2.功率密度大,可承受高倍率充放電
3.耐高溫特性好,於高溫環境下仍可釋放100%容量,正極材料的分解溫度高,不易出現熱失控
4.製造時沒有使用高單價重金屬鈷,材料成本低,並符合歐洲RoHS規定,為綠色環保電池
缺點:
1.比起三元鋰,同體積/重量的磷酸鋰鐵能量密度較低
2.在低溫環境下,放電能力及可用容量均明顯下降
3.品質不佳的電池,串聯組合使用一段時間後,電池單體電壓一致性差異會加大
鈦酸鋰
鈦酸鋰電池是把原本石墨負極材料用鈦酸鋰取代,並與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極所組成的二次鋰離子電池。鈦酸鋰本身不能提供鋰源,只能與含鋰的材料搭配使用,雖然也有鈦酸鋰正極材料,金屬鋰/鋰合金負極材料的組成方式,但普遍所稱呼的鈦酸鋰電池是指採用鈦酸鋰負極材料的二次鋰離子電池
石墨材料在充放電過程中鋰離子會反覆嵌入/脫嵌,使體積發生變化及材料變形導致整體循環性能變差。鈦酸鋰在充放電中鋰離子嵌入/脫嵌不會影響其材料的結構,所以鈦酸鋰被稱為”零應變材料”。這種”零應變”性質避免充放電過程導致材料結構發生變化,可提高電池的循環性能,減少容量衰減並延長使用壽命。與三元鋰/磷酸鋰鐵電池相比,鈦酸鋰電池在循環壽命的表現有明顯優勢
石墨負極會在與電解質/液接觸的介面上形成一層SEI膜(Solid Electrolyte Interface,固體電解質介面膜),造成電池首次充放電效率較低,消耗較多鋰離子導致不可逆容量較大,長期循環使用容易形成鋰枝晶造成電池內部短路影響使用安全。與石墨負極材料相比,鈦酸鋰不容易產生SEI膜,表面也難以生成鋰枝晶,可避免電池內部短路影響使用安全
特性:
1.標稱電壓:2.3V/2.4V(採用錳酸鋰正極時)
2.正極材料:常見為鈷酸鋰或錳酸鋰,也可以用三元鋰/磷酸鋰鐵等
3.負極材料:鈦酸鋰(LTO)
優點:
1.安全穩定性好,可承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充,而不起火或爆炸
2.鈦酸鋰具有較高的鋰離子化學擴散係數,功率密度高,可承受大倍率充放電
3.循環次數最多,壽命長
4.耐溫度範圍廣(-50℃至+60℃),可在低溫及高溫環境下正常充放電
缺點:
1.相較三元鋰/磷酸鋰鐵電池,同體積/重量的鈦酸鋰電池能量密度是最低的
2.負極材料製造需要金屬鈦,原料及生產成本高,也十分要求製造技術水準,導致鈦酸鋰電池單價高
3.鈦酸鋰電池因負極不容易產生SEI膜,鈦酸鋰會催化電解液分解產生氣體,產生脹氣問題,導致性能下降,壽命縮短及影響安全性,需要從材料(電解液)、設計(鈦酸鋰表面包覆奈米碳)及製造(減少材料雜質,控制製造環境濕度)上改進以有效抑制脹氣
4.品質不佳的鈦酸鋰電池一致性存在差異,隨著充放電次數的增加電池一致性差異會逐漸增大
無論何種二次鋰電池單體,當組成電池組(Battery Pack)時,必須要有穩固且同時考量到電池散熱的阻燃式固定結構(可避免電池承受震動衝擊受損或是過度擁擠造成散熱不良),電池單體之間以及正負輸出端牢固且低阻抗的連接方式(可避免造成大電流傳輸阻抗及接觸不良產生火花),電池組透過內建BMS(電池管理系統)/BMU(電池管理單元)/VTM(電壓溫度監控)來針對串並聯組合的複數單體進行單體電壓、電池組電壓、電池組電流、電池組溫度進行管理及監控,避免因電壓/電流/溫度異常而導致使用上的風險
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過19萬的網紅分享家-羽,也在其Youtube影片中提到,2021全新整理版:https://youtu.be/Vmm43-_tVoA 有不少朋友對於手機的充電充滿疑問, 甚至還是有一些不太正確的認知, 所以我就想說把我所知道的小知識, 結合一些常被問到的問題, 一次從原理完整的分享出來! 不過,說句老實話, 現在幾乎都是要換手機了, 電池還頭好壯壯, ...
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電池循環次數正常 在 舊愛直播 Facebook 的最佳解答
2018 年 12 月 31 日前,所有適用 iPhone 6 或後續機型的超過保固期電池維修費用為 NT$ 890。每支 iPhone 僅限享有一次 NT$ 890 的電池維修服務。2018 年 12 月 31 日之後, 除了 iPhone X 以外,上述所有產品的費用將變更為 NT$ 1,590。iPhone X 的費用將變更為 NT$ 2,190。
🔋iPhone 電池與效能
本文說明 iPhone 效能以及其與電池的關係。
iPhone 的設計目的是要提供簡單易用的體驗,這需要結合先進的技術與精密的工程設計製造方能實現,其中一個重要的技術領域就是電池與效能。電池是一項複雜的技術,電池效能以及相關的 iPhone 效能牽涉許多變數。所有充電式電池都是消耗品,使用壽命有限,容量和效能最終會下降,而需要予以更換。隨著電池老化,可能會影響 iPhone 的效能。本文可供想進一步瞭解相關資訊的使用者參考。
📌關於鋰離子電池
iPhone 電池使用鋰離子技術。與前幾代的電池技術相比,鋰離子電池充電速度更快、使用更持久,並且具有更高的功率密度,能以輕巧的體積提供更長效的電池續航力。充電式鋰離子電池技術目前正是最適合您裝置的技術。進一步瞭解鋰離子電池。
📌讓電池效能極大化
「電池續航力」是裝置需要再度充電前可運作的時數,「電池使用壽命」則是電池在需要更換前可持續使用的總時數。裝置的使用方式,是影響電池續航力與使用壽命的因素之一。不論如何使用,總有一些方法可以幫助維持效能。電池的使用壽命與它的「化學年齡」有關,而不僅僅是隨時間變化而已。這包括不同的因素,例如充電循環次數和保養方式。請按照這些秘訣,讓電池效能極大化並幫助延長電池使用壽命。例如,當要長時間存放時,請讓 iPhone 存有一半的充電量。另外也避免在炎熱的環境中為 iPhone 充電,或留置在這種環境下,包括長時間直接暴曬在陽光之下。
📌當電池的化學年齡增加
所有充電式電池都是消耗性組件,效果會隨著化學年齡增加而降低。
隨著鋰離子電池的化學年齡增加,蓄電量會逐漸減少,而縮短裝置需要再度充電前的運作時數。這可稱為電池的最大容量,即測量電池相對於全新品時的容量。此外,電池提供最大瞬時效能或「高峰期電力」的能力可能會減弱。為了讓手機正常運作,電子組件必須能夠從電池取得瞬時功率。影響瞬時功率供應的因素之一就是電池的阻抗,具有高阻抗的電池可能無法提供系統所需的足夠電力。如果電池的化學年齡較高,電池的阻抗可能會增加。電池的阻抗在低電量狀態和低溫環境下會暫時升高,加上較高的化學年齡,阻抗的增加將更明顯。這些是電池化學成分的特性,業界的所有鋰離子電池皆然。
從具有較高阻抗的電池抽取電力時,電池的電壓下降的幅度會較大。電子組件需要最低電壓才能維持正常運作,這包括裝置的內部儲存、電源電路以及電池本身。電源管理系統會判斷電池供電的能力,並管理負載以維持運作。當電源管理系統全力工作也無法支援裝置運作時,系統將會執行關機以保護這些電子組件。雖然從裝置的角度來看,進行關機是有意為之,但使用者可能會感到意外。
📌☑防止意外關機
在電池電量低、化學年齡較高或溫度較低的情況下,使用者較有可能遇到意外關機的問題。在極端的情況下,關機可能會更頻繁地發生,而使裝置變得不穩定或無法使用。針對 iPhone 6、iPhone 6 Plus、iPhone 6s、iPhone 6s Plus、iPhone SE、iPhone 7 和 iPhone 7 Plus,iOS 會動態管理瞬時效能高峰值,以防止裝置意外關機,讓 iPhone 可以繼續使用。這項效能管理功能為 iPhone 所獨有,不適用於其他 Apple 產品。從 iOS 12.1 開始,iPhone 8、iPhone 8 Plus 和 iPhone X 雖然也具備此功能,但由於採用更先進的軟硬體設計,因此效能管理的影響可能較不明顯。
這項效能管理功能的運作方式是針對裝置溫度、電池電量以及電池阻抗三者進行綜合評估。只有在這三者需要的情況下,iOS 才會動態管理部分系統組件(如 CPU 和 GPU)的最高效能,以防止意外關機。因此,裝置的工作負載會進行自我平衡,讓系統工作的分配更加順暢,而不是同時出現大幅度的效能遽升。在某些情況下,使用者可能不會注意到裝置的日常效能出現任何差異,感受到的變化幅度會視特定裝置所需的效能管理程度而定。
在需要進行更極端的效能管理時,使用者可能會注意到以下影響:
☑App 啟動時間變長
☑捲動時的格率較低
☑背光變暗(這可在「控制中心」手動調整)
☑揚聲器音量降低最多 -3dB
☑某些 app 的格率逐漸降低
☑在最極端的情況下,相機閃光燈會在相機 UI 中顯示為停用
☑在背景重新整理的 app 可能需要在啟動時重新載入
☑許多重要區域並未受到這項效能管理功能影響。這些區域包括:
☑行動通話品質和網路輸送量效能
☑拍照與錄影品質
☑GPS 效能
☑定位準確度
☑陀螺儀、加速度感測計、氣壓計等感測器
☑Apple Pay
對於電池電量低和溫度較低的情況,效能管理的變化是暫時的。如果裝置電池的化學年齡增加到一定程度,則效能管理的變化可能會持續較久的時間。這是因為所有充電式電池都是消耗品,使用壽命有限,最終都需要予以更換。如果您受到此問題的影響,並希望能改善裝置效能,更換裝置電池可能會有幫助。
電池循環次數正常 在 凱利依法 SHOPAHOLIC Facebook 的最佳貼文
#聖誕節倒數 20 天,今天來分享一首最近很喜歡聽的歌
-世界上的另一個我:
https://www.youtube.com/watch?v=s0CU1lwqd7Y
很喜歡這首歌有吹口哨的前奏跟輕快的節奏
然後順便討拍一下 XDDDDDDD
昨天把電腦(macbook pro 2015)更新之後,發現電池電量每三分鐘就掉3%,趕緊接起電源。不過當下也沒想那麼多,以為是更新後數字顯示有問題,後來使用電腦一陣子,很順手的想說要拿起來回放房間後,啪!螢幕瞬間黑掉!!!
傻眼的同時,趕快再接上電源,接著就看見電腦右上角顯示「立即更換」。
打了四五次才真正跟apple care的客服聯絡上,聽他說明狀況後 1)我的電池循環次數764,正常電池應該要可以到1000 2)總電量830,正常電池應該是五千多。 想要預約101的genius bar 維修,不論用電話or官網這周完全約不到XDDDDD (其他授權維修中心也約不到)後來下載apple支援 app 之後終於約到下禮拜的維修時間了,順便在其他店家租了一台電腦。
雖然這件事情從發生到解決不到半天,但是我的心情真的是高高低低、載浮載沉、起起落落,電腦就像我的命一樣,想到要付維修費又是另一個心痛的開始,十月才剛修好手機餒XDD
這個小經驗提供給大家參考,但是希望大家不要跟我遇到一樣的問題XDDDDDDDD
p.s.我的電腦大概使用兩年三個月,有網友提醒我macbook pro移動的時候要記得關機,我覺得有可能是我常常沒關所引起的(?) #而且我的螢幕也有點小問題
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2021全新整理版:https://youtu.be/Vmm43-_tVoA
有不少朋友對於手機的充電充滿疑問,
甚至還是有一些不太正確的認知,
所以我就想說把我所知道的小知識,
結合一些常被問到的問題,
一次從原理完整的分享出來!
不過,說句老實話,
現在幾乎都是要換手機了,
電池還頭好壯壯,
基本上鋰電池就是想充就充,
不要放到沒電,
正常使用通常都可以用滿久的喔!
分享家-羽
粉絲專頁:
https://www.facebook.com/HappySharerYu/
影片時間軸:
00:00 影片內容基本介紹
00:36 充電循環次數介紹
01:52 電池容量與壽命的關係
02:32 對電池傷害較大的行為
03:17 設備不用時怎麼保存比較好
04:07 溫度對電池的影響
05:25 第一次拿到手機要充多久
06:11 可以充電一整晚嗎
#手機 #充電 #技巧
![post-title](https://i.ytimg.com/vi/ubOYanUSAzE/hqdefault.jpg)
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餓死投胎
我的iPhone 6s 電池健康度只有87趴
這種尷尬的趴數會需要換電池嗎
還是不符合成本效益
有迷有有經驗的版友可以分享一下
效能有變慢嗎
多謝
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Sent from JPTT on my iPhone
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