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延长电池寿命保护绿色地球

Richard F. Zarr?? 美国国家半导体公司?? 2008年03月03日 ?? 收藏0

  我们对环境或“绿色”问题的参与,其实并不仅限于减少个人生活中的碳排放量,还包括提高废品利用率和减少填埋在土壤中的废弃物。尽管我们对绿色环保问题的关注不断升级,但我们的关注点却还停留在像计算机或电视机这样较大型的电子产品上。其实,即使像手机和个人媒体播放器这样的小型便携式产品,都应纳入到绿色环保问题的关注范畴中。特别是,我们需要考虑电池对于环境的影响。

  便携式电子器件的运行离不开能量。人们可以通过太阳(太阳能电池)、机械振动(例如,步行等)或差热等方式中获取所需的能量。当上述方式都不能满足需求时,就要用电池来存储能量并配备用于充电的工具。现在,大多数可充电电池为锂(Li)电池或镍(Ni)电池。

  这些电池的寿命有限,并且寿命会受到应用和生产的影响。锂离子中存在的几个问题会降低锂电池的性能,最显著的就是锂离子电池的贮藏寿命。锂电池一经生产即开始“老化”,“老化”会增加锂电池的内阻,这主要归因于氧化作用。受氧化作用的影响,锂电池的寿命局限在2年~3年。最终,当内阻值升高到一定程度时,电池就不能完全充满了。而且,在电池容量降到初始容量的80%以前,反复充电还会使其性能大约降低至300个~500个充电周期。

  镍金属氢化物电池也会遭遇充电周期缩短的问题。在重负荷或高温条件下(或两种情况同时存在)进行放电会大大缩短电池的工作寿命。NiMH电池的平均充电寿命为250个~300个周期(在轻负荷状态下会更长些),之后其性能便会显著地下降。另外,涓流充电对电池会产生实质性的伤害。更好的充电方式是在充满电后停止充电,并定期地为充满电的电池放电(即c/1)。

  有几种方法可以延长电池寿命。首先是在操作温度方面,一个良好的便携设计能为系统提供足够的制冷并会防止电池组过热。锂离子电池具有很高的热敏感性,过热将会极大降低锂电池的寿命。而且,过热的锂电池可能会导致灾难性故障(如爆炸),所以必须避免锂电池出现过热情况。在压力过大的放电状态下可能会发生过热情况。尽管多数锂电池具有内部的机械保护来防止短路以及由此形成的过热,但有时这种问题却在所难免。

  提高电池寿命的另一种方法与充电周期相关,这种方法对于上述采用两种不同化学物质的电池都适用。采用大于用电需求的电池,仅将电池充电至容量的90%或者仅放电至容量的10%~20%。在充放电周期的极限条件下,电池就会损坏。因而,在电池的操作参数范围内设置恰当的参数,有助于延长电池寿命。

  如前所述,锂电池从走下生产线的那一刻起就开始“老化”。为了降低“老化”效应影响,便携式器件所需要的电流越小,电池的内阻对电池运行寿命的影响也就越少。也就是说,如果采用小电流,内阻会增加,而电池仍能为负载提供所需的电流。

  那么,各种便携式设备及其电池的寿命延长对于环境的现实影响究竟是什么呢?在地球上,有超过20亿部的手机和15亿部的其它便携器件(如媒体播放器),而且这个数字还在不断攀升。如果我们假设这些设备的平均寿命是三年,便可以推算出平均每年有12亿部的设备被淘汰(也就是指废弃产品)。仅仅通过延长电池寿命15%这一措施,就可以让18万部便携设备多使用一年或减少废弃的可能。同时,由于电池本身具有了更长的寿命,也就无需加大镍矿石和锂矿石的开采。所有这些都将有益于环保问题的改善。所以,降低便携式产品的功耗将对环境大有裨益。


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电池寿命? 便携式设备? 环保?

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