電池在許多方面表現(xiàn)地像一個人，它能感受我們的善意和關(guān)心。合理地使用電池，它將會有更好的性能和壽命。但是也有例外，任何養(yǎng)育一個大家庭的父母都知道，慷慨并不一定總能得到預(yù)期的回報。
要想成為一個好的電池管理員，你必須了解電池的基本需要，這些知識在學(xué)校是學(xué)不到的。本小節(jié)將教大家在拿到新電池的時候怎樣去充電。在后面的章節(jié)中，我們會繼續(xù)探討在飛機(jī)上如何正確地使用電池，以及怎樣去處理已經(jīng)報廢的電池。
正如我們不能在一個人出生的時候預(yù)測他的壽命一樣，我們也不能預(yù)測電池的壽命。一些電池能使用很久，而另一些電池可能很早就會壞掉。充電方式不正確、放電條件太惡劣或工作時溫度過高都是電池最大的“敵人”。盡管我們有保護(hù)電池的方法，但讓電池實現(xiàn)長壽的理想情況并不是都能實現(xiàn)。此次，我們將討論如何讓電池更好地發(fā)揮他們的性能。
正確使用新電池
當(dāng)新電池化成時，并不是所有的電池能達(dá)到額定容量。盡管這種情況普遍存在，但鋰離子電池制造商不同意這個觀點。他們認(rèn)為鋰離子電池從制作好的那一刻起就可以用了，并不需要活化。這或許是對的，但人們發(fā)現(xiàn)電池放置一段時間后再使用，它的容量會增加。
化成和活化有什么區(qū)別呢？它們都可以穩(wěn)定電池的循環(huán)容量?；墒窃陔姵丶庸ね瓿珊螅l(fā)生在電池循環(huán)初期的一種過程。而活化則是在電池存放了很長一段時間后，為了提升電池性能而進(jìn)行的一種循環(huán)?；罨嗟厥褂迷阪嚮姵厣稀?/p>
鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池化成需要先充電，再放電。這個過程是在工廠進(jìn)行的，但化成結(jié)果只有在實際應(yīng)用中才能得到檢驗。新電池是很敏感的，如果可能的話，不要讓新電池負(fù)載太大，先進(jìn)行適度的放電，再逐步增加負(fù)載，這個原理和舉重或長跑是一樣的。但對啟動電池或有其他用途的電池來說，這很難實現(xiàn)。鉛酸電池在循環(huán)50-100次后達(dá)到理論容量。
圖1：鉛酸電池的循環(huán)壽命
新的鉛酸電池不一定會完全化成，在循環(huán)50次左右時，它的性能達(dá)到最優(yōu)。在使用過程中進(jìn)行化成；不建議進(jìn)行太多次循環(huán)，因為這會損壞電池。
新電池的循環(huán)容量約為85%，當(dāng)化成結(jié)束后會提升到100%或接近理論容量。但個別電池容量僅為65%。有人會問：這些低性能的電池會在化成后恢復(fù)到理論容量嗎？一個二次電池專家回答說：化成會使這些電池的性能有一定的提高，但根本原因是這些電池從一開始就有問題。
啟動電池的功能就是提供大電流去啟動機(jī)器，這項特性決定著它不需要化成。而當(dāng)啟動電池的容量降至20%時，它將不足以帶動發(fā)動機(jī)。這個現(xiàn)象曾困擾了很多司機(jī)，他們的車無法正常啟動，這正是因為電池容量不足所致。
鎳基電池
制造商們建議，當(dāng)使用新電池或者經(jīng)長時間存放的電池時需進(jìn)行16到24小時的涓流充電。這樣可以使各個電池彼此適應(yīng)，同時達(dá)到同等的充電水平。涓流充電也會幫助電解質(zhì)重新分布，進(jìn)而消除因重力因素在隔膜上產(chǎn)生的干點。
當(dāng)鎳基電池出廠后，并不都是完全化成的。通過正常使用對電池進(jìn)行幾次充放電循環(huán)或者使用電池分析儀完成化成過程。不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的電池要獲得全部容量所需的循環(huán)次數(shù)不同。高質(zhì)量的電池在5到7次循環(huán)后其容量就會達(dá)到要求，而有些電池可能需要50次甚至更多次循環(huán)才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。不經(jīng)過化成程序，使用者很難在新電池工作時使其快速達(dá)到額定容量。為鑒別電池性能，人們將電池在特殊設(shè)備上進(jìn)行一次充放電循環(huán)，作為質(zhì)量控制的一部分。自動化電池分析儀（Cadex）的“活化功能”采用獲得額定容量所需的循環(huán)次數(shù)作為其參數(shù)。
當(dāng)鎳基電池已經(jīng)存放幾個月后，通過循環(huán)操作能夠恢復(fù)已失去的容量。電池存放的時間、充電狀態(tài)和溫度會影響恢復(fù)時間。存放時間越長、溫度越高，重新獲得完全容量所需的循環(huán)次數(shù)越多。電池分析儀對啟動操作有幫助，并保證獲得所需的期望容量。
鋰離子電池
一些電池使用者堅稱，鋰離子電池存放后，陰極上會產(chǎn)生鈍化層，也被稱為內(nèi)部保護(hù)層。人們說，該鈍化層會阻礙離子流動，導(dǎo)致內(nèi)部阻力增加，甚至?xí)?dǎo)致鋰離子電鍍。我們知道，充電和更有效的循環(huán)會溶解鈍化層，并且一些電池使用者認(rèn)為智能手機(jī)在第二次循環(huán)后會獲得額外的運(yùn)行時間。
科學(xué)家們也不能充分解釋鈍化層的性質(zhì)，關(guān)于這方面的一些出版物只是猜測循環(huán)后電池的性能恢復(fù)和鈍化層的移動有關(guān)。一些科學(xué)家完全否認(rèn)內(nèi)部保護(hù)層的存在。他們說這個想法具有高度的猜測性，并且和已有研究不一致。
眾所周知，出現(xiàn)在正極材料上的一層覆蓋物是固體電解質(zhì)界面膜。固體電解質(zhì)界面膜是電絕緣物質(zhì)，有充足的離子電導(dǎo)率使得電池進(jìn)行正常工作。盡管固體電解質(zhì)界面膜降低了電池容量，但它也會保護(hù)電池。沒有它的話，鋰離子的使用壽命可能不會很長。
另一個“生長”在陰極材料上的覆蓋層是電解質(zhì)氧化物。它會造成永久的容量損失，增加電池內(nèi)部的阻力。高溫會改善電解質(zhì)氧化物，讓單個鋰離子電池的電壓保持在4.10V以上。雖然沒有補(bǔ)救措施來移動覆蓋層，但是現(xiàn)代鋰離子電池多余的電解質(zhì)使得覆蓋層的形成造成的影響最小化。現(xiàn)場使用鋰離子電池后發(fā)現(xiàn)，熱和高電壓的結(jié)合造成的壓力比快速循環(huán)更多。
無論鋰離子電池鈍化層產(chǎn)生的結(jié)果是什么，鋰離子電池沒有同鎳鎘電池相似的記憶效應(yīng)，后者需要不定期的循環(huán)以防止容量損失。兩者出現(xiàn)的問題可能相同，但是產(chǎn)生的機(jī)理不同。其造成的影響也無法和鉛酸蓄電池產(chǎn)生的硫酸鹽相比。
鋰離子電池是一個非常干凈的系統(tǒng)，一旦出廠，就無需額外的配置，也不像鎳基電池需要進(jìn)行保養(yǎng)。多余的化成不會造成什么不同，因為從一開始就可以獲得最大容量（特殊的情況可能是長時間存放后剩下少量容量）。一旦電池老化，充分放電也不能改善電池容量。低容量意味著電池壽命的終結(jié)。一次充放電可能只對校正電池的“數(shù)字容量”有利，但是它無法改善“化學(xué)容量”。（參考日后專題：智能電池的內(nèi)部工作）給新電池進(jìn)行8小時充電不會對電池有什么影響，但這是“守舊派”的做法，是從鎳電池時期遺留下來的。
鋰原電池
鋰原電池，如鋰-亞硫酰氯電池，在存放時會有鈍化的問題。這一鈍化薄層，是電解質(zhì)與鋰金屬陽極和碳基陰極反應(yīng)形成的。（需要指出的是，鋰原電池的陽極是金屬鋰而陰極是石墨，這點跟鋰離子電池是相反的）如果沒有形成鈍化層，大部分的鋰電池是不能工作的，因為自放電很快導(dǎo)致電池迅速衰減。鈍化層能夠保護(hù)電池，滿足10年的存儲壽命。
溫度和荷電狀態(tài)都會加速鈍化層的形成。一個部分放電的鋰-亞硫酰氯電池比一個新電池鈍化嚴(yán)重，在較高的溫度下存儲也是原因之一。
當(dāng)電池首次負(fù)載時，鈍化層會使電池產(chǎn)生電壓滯后過程。圖2 描述了分別給三個鈍化程度不同的電池施加負(fù)載時的電壓恢復(fù)過程。電池A只有稍微的電壓下降，而電池C需要時間來恢復(fù)。
圖2：一個鈍化的電池負(fù)載時的電壓變化。
電壓A線（代表的電池）只有輕微鈍化，B需要更長時間來恢復(fù)，而C則影響最嚴(yán)重
低電流消耗的設(shè)備，如收費公路的掃描儀，使用中設(shè)備發(fā)熱會（在電池中）形成鈍化層。為了防止（這種現(xiàn)象），一些鋰電池會負(fù)載一個36KΩ的電阻。在存放過程中，穩(wěn)定的低電流放電或者定期脈沖能夠防止鈍化層長的太厚，但這會縮短存儲壽命。負(fù)載一個36KΩ的電阻存放兩年之后，據(jù)說電池還有90%的容量。
通過簡單的設(shè)備負(fù)載，并不是所有的鋰原電池都能夠恢復(fù)；電流可能太低不能逆轉(zhuǎn)鈍化效應(yīng)。也有可能設(shè)備會認(rèn)為它是荷電太低或者有缺陷的電池而不能工作。這些電池在實際裝載之前，需要用電池分析儀（Cadex)提供可控的負(fù)載以及核查本征的性能來“準(zhǔn)備”一番。
解鈍化所需的放電電流在1C到3C之間（nC即在此電流下充滿電需要1/n小時）。電池的電壓必須恢復(fù)到3.2V以施加負(fù)載；解鈍化的時間一般是20秒。這個過程可以重復(fù)進(jìn)行但不應(yīng)超過5分鐘。1C放電的時候，正常工作的電池電壓應(yīng)該高于3.0V。如果電壓低于2.7V, 則意味著電池已經(jīng)報廢。
三種最常見的鋰原電池分別是鋰-亞硫酰氯電池（3.6V，具有最高的能量密度），鋰-二氧化硫電池（3.9V）和鋰-二氧化錳電池。（其中）鋰-亞硫酰氯電池被廣泛應(yīng)用于石油鉆探，醫(yī)藥設(shè)施，軍事武器和感應(yīng)器中。這些電池有著極其高的能量密度，而且能夠在高溫下“服役”，但內(nèi)阻相對高限制了負(fù)載容量。
同時必須清楚一點，這些鋰金屬電池中鋰的含量很高，跟具有同樣Ah的鋰離子電池相比運(yùn)輸要求更為苛刻。因為這些電池比能量高，所以在處理上也需要特殊注意。
