钜大LARGE | 点击量：953次 | 2019年04月27日
关于锂电池及手机电池在使用过程中出现膨胀的原因及分析
一手机锂电池的构成
手机锂电池主要由塑胶壳上下盖、锂电芯、保护线路板（PCB）和可恢复保险丝（polyswitch）组成。有的厂家还配置了NTC、识别电阻、震动马达或充电电路等元件。各部分功能如下：
（1）锂电芯：提供可充放电源。
（2）保护线路板（PCB）：防止电池过充过放短路。
（3）可恢复保险丝（PTC）：正热敏电阻起到高温保护作用同时又是保护线路板失效后的二重保护。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
（4）可恢复保险丝（NTC）：负热敏电阻，感应电池内部温度起到低温保护作用。
（5）识别电阻：识别原装电池非原装电池不能使用其中电芯是非常重要的，而机芯也有几个级别，有A级电芯，B级电芯。
二。手机锂电池的充放电正确方法
手机锂电池充电正确方法现在手机用的是锂离子电池，所以，不存在记忆效应问题，也不需要激活，第一次充电不需要像镍电那样冲12小时以上，只需要充4小时左右，离子电池的寿命只与充电次数有关系，锂离子电池可以充电1000次左右。待机时间与使用情况有关系。但是，卖手机的却说前面三次充电时间要达到12小时。到底怎么回事？
关于如何充电的方法：
1、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。
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。通常，手机说明书上介绍的充电方法，就是适合该手机的标准充电方法。
此外，锂电池的手机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。
此外在对某些手机上，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，但显然对电池和手机/充电器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，经常可以见到这种说法，因为充放电的次数是有限的，所以应该将手机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
3、对锂电池手机的正确做法归结起来，我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是：a按照标准的时间和程序充电，即使是前三次也要如此进行；b当出现手机电量过低提示时，应该尽量及时开始充电；c锂电池的激活并不需要特别的方法，在手机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手机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。
当然，在手机及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下，对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点，在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话，你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于，你应该知道正确的做法是什么，并且不要刻意按照错误的说法去做。手机锂电池的充放电是有讲究的，同时一些品牌电池能做到手机电池充放电次数较多。
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。
关于锂电池及手机电池在使用过程中出现膨胀的原因及分析
电池用久了正常情况下是不会膨胀，电池膨胀的原因是充电时间过长导致的。它不会影响使用，只是待机时间会越来越短。电池发热膨胀的原因：
a手机在待机时的功耗是很小的，也就是说它的电池的等效负荷电阻大，所以放电电流很小所以电池不会发热，电池电能的内耗很小。
b手机在待通话或游戏时的功耗是很大的，也就是说它的电池的等效负荷电阻小，工作时是大电流放电。电池在放掉一部分电以后，内阻增大，但是，手机的工作需要的电流不能减小，那么，相当大的一部分能量就消耗在电池的内阻上，导致电池发热，放电加速，电池的使用时间也就很快的缩短。
以上就是手机电池在长时间使用是会发热的原因。
5手机电池发热的危害及解决办法a手机电池长时间发热会导致手机内部机件发热，从而使手机重新启动或挂断通话中的电话。
b手机电池长时间发热会使电池本身的热量增加，如果是密封的（NOKIA之类的是不密封的，是直接将电池装入的）电池会使其内部空气剧烈膨胀，导致电池象外突起，严重的会使电池爆炸。
c手机电池长时间发热会加速手机本身的老化进程，缩短其寿命。
以上就是手机电池长时间发热对手机的危害。
解决办法：1.如果手机电池已经被充的鼓起来的话，也有办法解决。就是用手指先找到电池的空隙（手机电池背面靠近手机充电电极一方，按下去有点软的地方），用针对将戳一个小洞，让里面的空气跑出来就行了。
2.另外买一块电池。
电池系统架构
多年以来，镍镉电池和随后出现的镍氢电池技术一直占据市场主导地位。锂电池只是最近几年才进入市场。然而，凭借其突出的优越性能，其市场份额迅速攀升。锂电池具有惊人的蓄能容量，但单个电池的电压和电流都太低，不足以满足混合动力电机的需要。为增加电流需将多个电池并联起来，为获得更高的电压，则要把多个电池串联起来。
电池生产商通常以类似“3P50S”字样的缩写词来描述电池的排列方式，“3P50S”代表3个电池并联和50个电池串联。对于有多个电池串联而言，模块化结构是电池管理的理想选择。例如，将多达12个电池串联起来，组成3P12S阵列中的一个电池块（block）。这些电池的电荷由一个带有微处理器的电子电路进行管理和平衡。电池块的输出电压由串联电池的数量和电池电压决定。单个锂电池的电压一般介于3.3～3.6V之间，因此相应电池块的输出电压介于30～45V之间。
混合动力汽车驱动需要450V左右的直流电源电压。为了补偿因荷电状态不同而引起的电池电压差异，在电池组和电机驱动装置之间连接一个DC/DC转换器。该转换器还可限流。为使DC/DC转换器达到最佳工作状态，电池组的电压应保持在150～300V之间。为此，需要将5～8个电池块串联在一起。
平衡的必要性
一旦电压超出允许范围，锂电池很容易被损坏。如果超出电压的上限和下限（例如，nanophosphate锂电池的电压上限和下限分别为3.6V和2V），电池就可能会受到不可逆的损坏，至少也会增加电池的自放电率。在相当宽的荷电状态范围内，输出电压可以保持稳定，因此正常情况下超出安全范围的可能性比较小。但是，在接近安全范围上限和下限的区域，变化曲线非常陡峭。作为预防措施，仔细监测电压水平非常必要。
当电池电压接近临界值时，必须立即停止放电或充电。平衡电路的功能就是调节相应电池的电压，使其保持在安全区域。为了达到这个目的，当电池组中任一电池的电压与其他电池不同时，就必须将能量在电池之间进行转移。
电荷平衡
1传统的被动平衡方式
在常规电池管理系统中，每个电池均通过开关与一个负载电阻相连。被动式平衡电路可以对指定电池单独放电，但这种方式只能在充电模式下抑制电压最高的电池的电压上升。为了限制功耗，一般采用100mA内的小电流，这可能导致需要数小时才能完成电荷平衡。
2主动平衡
现有文献资料中介绍了几种主动电荷平衡方法，这些方法利用蓄能元件转移能量。如果采用电容器作为蓄能元件，则需要许多开关元件将蓄能电容与所有电池连接。相对而言，采用磁场来存储能量的效率更高，这种电路的核心器件是变压器。英飞凌项目组通过与VOGT电子器件有限公司（VOGTelectronicComponentsGmbH）合作开发出了相应的原型，它可以用于：在电池之间转移能量；将多个电池电压复用，作为基于地电压的模数转换输入其构造原理是使用反激转换器（flybackconverter）。这种变压器以磁场存储能量，在磁芯中有一个空隙，以提高磁阻，避免磁芯材料磁饱和。变压器有两个不同的绕组：主绕组与电池组相连；次绕组与电池相连。
可行的变压器模型可支持12个电池。其限制因素是可能连接数量。本文所述的变压器原型有28个引脚。开关采用OptiMOS3系列中的MOSFET，它们具有极低的导通电阻，所产生的传导损耗可以忽略不计。
每个电池块由英飞凌的8位微控制器XC886CLM控制，该控制器具有闪存和32KB的数据存储器；两个硬件CAN接口支持采用普通汽车控制器局域网（CAN）总线协议进行通信，降低了处理器的负荷；硬件乘除算法单元（MDU）提高了运算速度。
平衡方式
由于变压器可以双向使用，我们可以根据情况采用两种不同的平衡方式。控制电路首先逐个检测所有电池的电压，计算出平均值，然后找出电压与平均值偏差最大的电池。如果该电池的电压低于平均值，则采用下限平衡（bottom-balancing）方法；如果高于平均电压，则使用上限平衡（top-balancing）方法。
1下限平衡：每个周期由2个主动脉冲和1个间隔组成。本例中的周期为40ms，对应的频率为25kHz。变压器的设计工作频率应高于20kHz，以避免由于变压器磁芯的磁弹性产生的噪声。在某个电池的荷电状态达到下限时，下限平衡方法可以延长电池组的工作时间。只要流出电池组的电流低于平均平衡电流，车辆就可以继续行驶，直至耗尽最后一个电池的电量。
2上限平衡：如果某个电池的电压高于其他电池，就需要将多余能量从该电池移走，这在充电模式下尤其必要。如果没有平衡功能，那么在第一个电池充满后必须立即停止充电。平衡功能使得所有电池的电压维持在同一水平，从而避免上述情况的发生。上限平衡工作模式下的电流和时序与下限平衡类似，只是工作次序和电流的流向与之相反。
平衡功率
采用英飞凌E-Cart中的原型配置，平均平衡点六位5A，比被动方式高50倍，而5A平衡电流在整个电池块中产生的功耗仅为2W。因此，这种平衡方式不需要采取专门的冷却措施，同时改善了系统的能量平衡。
电压检测
为了对每个电池的荷电状态进行管理，每个电池的电压都要加以测量。由于只有1号电池处于微控制器模数转换范围内，因此不能直接测量电池块中其他电池的电压。一种可能的方案是采用差分放大器阵列，但这需要保持整个电池块的电压水平。
下面提出一种只需添加少量硬件就可以检测所有电池电压的方法。变压器的主要作用是电荷平衡，但同时我们也可将它作为多路复用器使用。在电压检测模式下，变压器的反激模式没有被使用。当S1至SN开关中的某一个闭合时，所接通的电池的电压被传输至变压器的所有绕组。经过一个分立滤波器简单的预处理，检测信号被输入至微控制器ADC输入管脚。
S1至SN中的任一开关闭合时所产生的检测脉冲的持续时间非常短暂，实际的导通时间可能只有4μs，因此变压器中存储的能量并不多。当该开关断开后，磁场中存储的能量将通过主晶体管馈回整个电池块，因此电池块的能量不受影响。对全部电池扫描一遍后，一个扫描周期结束，系统回到初始状态。
结语
只有采用适当的电池管理系统，才能充分利用新型锂电池的优势。主动电荷平衡系统的性能显着优于传统的被动方式。对简单变压器的创造性使用，有效降低了材料成本。
