筆記本電腦電池完全解析

1、讓動(dòng)力源源不斷 筆記本電腦電池完全解析 文/ 徑山茶有人把電池比作是筆記本電腦流動(dòng)的血液，這雖然不是很貼切，但電池在筆記本電腦中的重要地位由此可見一斑。筆記本電腦非常注重移動(dòng)性，因而筆記本電池工作時(shí)間的長短也就成了衡量其移動(dòng)性能是否優(yōu)良的重要因素之一。如果失去電池或電池性能不佳，不僅筆記本電腦的移動(dòng)性將大打折扣，其應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之受到一定的限制。本文將帶領(lǐng)大家去了解一下筆記本電池的種類、領(lǐng)略其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還將充分發(fā)揚(yáng)DIY精神對(duì)電池進(jìn)行改制，以達(dá)到讓筆記本電腦更好地為我們服務(wù)的目的。電池的種類及特性筆記本電腦所用的電池基本上可以分為三種：鎳鎘電池（Ni-Cd）、鎳氫電池（Ni-MH）和鋰離子電池

2、（Li-Ion），它們各自的特性見表。電池類型標(biāo)稱電壓（V）能量/重量比Wh/kg能量/體積比 Wh/L功率/重量W/kg功率/體積W/L自放電率%/月充放電循環(huán)次數(shù)（次）成本環(huán)保鎳鎘電池1.24060601001402202203601020300700低不利鎳氫電池1.260220130475304001000低有利鋰離子電池3.6115260200250400500510500800高有利 鎳鎘電池：鎳鎘電池是最早應(yīng)用于筆記本電腦的電池種類，但由于當(dāng)時(shí)電池的生產(chǎn)技術(shù)、制作工藝不夠先進(jìn)，因此鎳鎘電池有很多不足之處，如容量小、體積大等。鎳鎘電池在充放電過程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)“記憶效應(yīng)”，

3、使得服務(wù)壽命大大縮短。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡，久而久之將會(huì)引起電池額定容量的減少。當(dāng)然，我們可以通過掌握合理的充放電方法來減輕“記憶效應(yīng)”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。眾多的缺點(diǎn)使得鎳鎘電池已被淘汰出筆記本電腦電池的應(yīng)用范圍。 鎳氫電池：筆記本電腦采用的第二代電池類型是鎳氫電池，鎳氫電池是以氫氧化鎳為正極，以高能貯氫合金為負(fù)極，這使鎳氫電池具有更大的能量密度比，也意味著可以在不為筆記本電腦增加額外重量的情況下，使用鎳氫電池能有效地延長筆記本電腦的工作時(shí)間。同時(shí)鎳氫電池在電學(xué)特性方面與鎳鎘電池亦基本相似，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以完全替代鎳鎘電池

4、，而不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何改造。鎳氫電池另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：大大減小了鎳鎘電池中存在的“記憶效應(yīng)”問題，這使鎳氫電池可以更方便地使用。鎳氫電池是目前最環(huán)保的電池，它不再使用有毒的鎘，可以消除重金屬元素對(duì)環(huán)境帶來的污染問題。一些注重環(huán)保的國家都大力提倡使用鎳氫電池，因?yàn)樗子诨厥赵倮?。鎳氫電池因?yàn)榫哂休^高的性價(jià)比，又有利于環(huán)保，所以至今仍有一些廠商把它用于筆記本電腦中。鋰離子電池：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了普遍應(yīng)用現(xiàn)在的筆記本電腦中絕大多數(shù)采用了鋰離子電池，盡管其價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴。鋰離子電池具有三層卷繞結(jié)構(gòu)，這三層結(jié)構(gòu)分別是：以鈷酸鋰為主要活性物質(zhì)的正極、以碳材料為

5、主要活性物質(zhì)的負(fù)極和正負(fù)極之間的隔膜層。鋰離子電池在目前筆記本電腦的電池中能量密度最高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.52倍，而且具有很低的自放電率。鋰離子電池完全沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用于筆記本電腦的重要原因。電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析筆記本電池的內(nèi)部一般包括電芯和充放電控制、保護(hù)電路（具有保護(hù)電池過充電、過放電等功能）兩部分。電芯：不管是鎳鎘電池、鎳氫電池還是鋰離子電池，由于它們的單節(jié)電芯（即每塊電池內(nèi)部的電池個(gè)體）的電壓和容量都是有限的（鎳鎘電池和鎳氫電池每只電芯的額定電壓為1.2V，鋰離子電池每只電芯的額定電壓為3.6V；而容量要看電芯規(guī)格和體積大小而定），所以在筆

6、記本電腦電池中，均采用電芯并聯(lián)和串聯(lián)的方法組成電池組，以滿足筆記本電腦實(shí)際工作的需要。例如：9只容量為1500 mAh的鋰離子電芯，三只三只并聯(lián)，然后串聯(lián)，再加上電池充放電控制、保護(hù)電路就可以組成一塊電壓為10.8V、容量是4500mAh的筆記本電腦電池。一般來說，容量較大的筆記本電池的持續(xù)供電時(shí)間也較長（當(dāng)然，這還要考慮筆記本電腦的實(shí)際功率），但采用多個(gè)電芯以增加電池容量的同時(shí)，也使電池的重量增加了，這就對(duì)筆記本電腦的移動(dòng)作業(yè)產(chǎn)生了負(fù)面影響，因而在設(shè)計(jì)筆記本電池時(shí)，一般會(huì)做到兩者兼顧。應(yīng)用于筆記本電腦的鋰離子電池，其內(nèi)部的單個(gè)電芯大致可以分為圓柱形和方塊形兩大類，其中又以圓柱形的居多。最常見

7、的圓柱形電芯編號(hào)為“18650”，其含義是該類電芯的直徑是18（毫米），高度是65（毫米）。雖然這些電芯的外形是一致的，但仍有多種容量之分（電池或電芯的容量大小可以從外殼所標(biāo)注的“mAh”數(shù)值來判斷，其中文名稱是“毫安時(shí)”，是反映電池存儲(chǔ)電量大小的一個(gè)指標(biāo)），例如日本松下公司生產(chǎn)的這類電芯中，編號(hào)為“CGR18650”的電芯容量為1400mAh，“CGR18650H”為1500 mAh，“CGR18650HM”為1630 mAh，“CGR18650HG”為1800 mAh等等。要注意的是，不同電芯的生產(chǎn)廠商，用以區(qū)分電芯容量的標(biāo)注方法可能會(huì)有所不同。充放電控制、保護(hù)電路：鋰離子電池的工作機(jī)理決

8、定了與它配套的充放電控制、保護(hù)電路的控制精度相當(dāng)高，既不能使電池過充電，也不能過放電，否則都將影響電池的壽命。所以鋰離子電池內(nèi)都有微處理器、溫控保護(hù)開關(guān)、熱保險(xiǎn)絲等組成保護(hù)模塊電路。保護(hù)模塊電路一般還有SMBUS（系統(tǒng)監(jiān)測總線）接口輸出，用來與筆記本電腦主板上的相關(guān)電路連接，從而給系統(tǒng)提供電池的現(xiàn)有容量、是否處于充電狀態(tài)等信息。一般說來，鎳氫電池的充電要求不如鋰離子電池那樣高，控制精度也不如鋰離子電池嚴(yán)。因而，鎳氫電池內(nèi)部的控制、保護(hù)電路（圖10紅圈內(nèi)部分） 不如鋰離子電池那樣復(fù)雜。鎳氫電池內(nèi)部通常有一些熱保護(hù)器件，如熱敏電阻、溫控開關(guān)、熱熔保險(xiǎn)絲和PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻等，用于快速充電時(shí)保

9、護(hù)電池。有些電池的保護(hù)電路中還附帶有電池電量指示功能（圖10），在不開機(jī)的情況下從筆記本上取下電池，按下電量指示按鈕，從閃亮的LED指示燈中可以大致判斷出電池剩余電量的多少。給電池?fù)Q電芯電池屬于易耗品，一般使用23年后性能會(huì)有較大幅度的下降（使用不當(dāng)者更會(huì)出現(xiàn)電池提前衰老甚至完全報(bào)廢的情況），具體表現(xiàn)為電池內(nèi)阻變大，容量降低，筆記本的實(shí)際工作時(shí)間大大減少，這時(shí)使用完全充放電等方法已經(jīng)不能從根本上解決問題，收到的效果將是微乎其微的。如果電池已經(jīng)出現(xiàn)了這種情況，那么解決的辦法有兩個(gè)：條件允許的用戶可以購買一塊新電池，而更經(jīng)濟(jì)的做法是給電池更換電芯（這為廣大DIYer提供了一展伸手的好機(jī)會(huì)，又節(jié)省了

10、一筆可觀的Money，是一件一舉多得的好事情）。下文將結(jié)合實(shí)例（以IBM ThinkPad 600E的鋰離子電池為例600系列的筆記本電腦曾是IBM的經(jīng)典機(jī)型，為IBM贏得過許多獎(jiǎng)項(xiàng)），介紹更換電芯的方法、步驟。電池的拆解：拆解電池可借助于電工刀、刀片和小型螺絲刀等工具。筆記本電腦的電池一般采用強(qiáng)力膠使上下蓋粘合，拆解時(shí)可用電工刀或刀片沿電池上下蓋結(jié)合處的細(xì)縫切入，并環(huán)繞細(xì)縫一周，然后用一字型螺絲刀插入細(xì)縫一側(cè)撬開電池盒，注意用力不能過猛，否則可能會(huì)損傷電池盒或內(nèi)部的電路板。確定失效電芯：掀起電池上蓋，即可見到6只鋰電芯，是Panasonic（松下）公司的產(chǎn)品，具體型號(hào)為CGR18650HM。

11、電芯的組合方式是兩兩并聯(lián)成一組，然后三組串聯(lián)，構(gòu)成一塊電壓為10.8V、容量是3200mAh的鋰離子電池。用鉗子或剪刀把電芯從電池盒內(nèi)拆除后，可以看到緊貼電池盒底部的電路板。要注意的是，剪除電芯上的焊片時(shí)，不要剪至電路板基部，而應(yīng)留下幾個(gè)焊接柱（下圖紅圈內(nèi)部分），以方便新電芯與電路板的連接。在正式動(dòng)手給電池?fù)Q電芯前，應(yīng)搞清楚電池內(nèi)的電芯是全部損壞還是部分失效。如果電池的使用間已達(dá)到或接近設(shè)計(jì)壽命，其內(nèi)部的電芯都已衰老，那就需要全部更換；另一種情況是電池內(nèi)的某節(jié)或某組電芯失效導(dǎo)致整塊電池工作異常。有時(shí)候，系統(tǒng)顯示的剩余電量會(huì)一下子從3050%突然降到25%，這說明筆記本電腦電池中的某節(jié)或某組電芯

12、已性能不良。因?yàn)殡姵貎?nèi)每節(jié)電芯的性能不可能完全一致，使用時(shí)間長了，某些質(zhì)量稍差的先失效，從而影響整塊電池的放電。我們可以把該節(jié)或該組電芯找出來并更換，即可使電池正常工作。方法是：在系統(tǒng)顯示剩余電量突降后把電池從筆記本上取下，然后拆開，在電池的正負(fù)兩極接上一個(gè)假負(fù)載（可以用電爐絲或大功率電阻），使放電電流接近筆記本電腦實(shí)際工作的電流（一般在筆記本電腦的底部的銘牌上均已標(biāo)出整機(jī)的工作電壓、電流和消耗功率）。然后用萬用表測量每組電芯的電壓，如果有一組或兩組電芯的電壓明顯比其它電芯組要低，那每它們就是應(yīng)該進(jìn)行更換的電芯。電芯的來源：電芯可以到當(dāng)?shù)氐碾娮与娔X市場或?qū)I(yè)電池商店購買，選購時(shí)要注意新電芯的形

13、狀、體積要與原電芯一致，否則就有可能放不進(jìn)電池盒內(nèi)。本例中原電芯型號(hào)為CGR18650HM，容量為1600mAh，用來替換的應(yīng)是“18650”系列的電芯（電芯直徑是18毫米，高度為65毫米），筆者找到的電芯為全新的LGR18650P，容量是1600mAh。為了能使電池工作更長的時(shí)間，可能的話最好選擇容量比原電芯大的“18650”系列電芯來更換（如本例中可以選擇容量為1800mAh或2000mAh的電芯），因?yàn)檫@樣改制后筆記本電腦的工作時(shí)間將會(huì)更長。如果買不到全新的鋰電芯（其實(shí)市場上單節(jié)新鋰電芯很少有賣），也可以考慮購買二手的，如購回二手筆記本電腦的電池解剖后取得。據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，市場上的許多二手鋰

14、電芯還是很好用的，如筆者從二手富士通筆記本電腦電池中拆得的單節(jié)容量為1200mAh的SONY US18650S鋰電芯，經(jīng)試用發(fā)現(xiàn)效果很好。只是在選購時(shí)，條件允許的話，應(yīng)當(dāng)場測試一下整地塊電池的實(shí)際使用時(shí)間，以確保電芯質(zhì)量。如果在當(dāng)?shù)厥袌錾险也坏胶线m的電芯，也可以通過郵購的方式來得到。如青島華光電池有限公司、天津力神電池股份公司等均提供鋰電芯的郵購零售，“18650”系列容量為1800mAh2000mAh的單節(jié)鋰電芯的價(jià)格在3040元左右，有的廠家還進(jìn)行了電芯性能的一致性測試，使用起來比較有保障。另外，也可以向廣東等地的二手經(jīng)銷商郵購，這類郵購信息在電子類報(bào)刊雜志上刊登得比較多（如電子報(bào)中縫就經(jīng)

15、?？沁@類郵購信息）。 電芯的焊接：電池內(nèi)電芯與電芯之間都是采用點(diǎn)焊的方法進(jìn)行連接的，比較可靠，但一定要借助專業(yè)的點(diǎn)焊機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。如果在當(dāng)?shù)氐碾娮邮袌稣也坏教峁╇娦军c(diǎn)焊服務(wù)的場所，業(yè)余條件下也可以用烙鐵來焊接。由于電芯外殼是鍍鉻的，不容易吃錫，所以焊接方法一點(diǎn)要合理：先用電工刀的刀尖在電芯的兩極按“十”字的兩個(gè)方向進(jìn)行刻劃，即把沒有封皮裹住的電芯兩極刮花，然后用烙鐵在刮花處搪上一層松香，再用沾上焊錫的烙鐵對(duì)電芯進(jìn)行焊接（下圖為已上錫的電芯）。要注意的是，烙鐵的溫度較高，焊接時(shí)烙鐵與電芯接觸的時(shí)間不要超過3秒，以免由于電芯過熱而導(dǎo)致性能降低。電芯與電芯之間應(yīng)該用專用的鎳質(zhì)焊條（可取現(xiàn)存的從舊電芯

16、上拆）來連接，焊起來不僅方便而且可靠。最后按原來電芯的組合方式連接起來，放入電池盒。實(shí)際使用效果：本例中的電池經(jīng)改制后，在上網(wǎng)或邊打字邊聽MP3的狀態(tài)下（顯示屏亮度打到四分之三，音量開到一半），可以使筆記本持續(xù)工作2小時(shí)左右（用BatteryMark4.0進(jìn)行“Life Test”一項(xiàng)測試，所得時(shí)間為2小時(shí)13分鐘，見下圖）。筆者也嘗試了用上文提到的容量為1200mAh的SONY US18650S二手鋰電芯來替換原電芯，由于容量只有原電芯的四分之三（現(xiàn)有容量為2400 mAh，而原容量為3200 mAh），而且又是二手的，因此在瀏覽網(wǎng)頁狀態(tài)下筆記本只能工作1小時(shí)28分鐘，不過對(duì)要求不高的朋友來

17、說這仍是一種廉價(jià)而實(shí)用的改制方案。應(yīng)注意的問題：1、選購電芯時(shí)，應(yīng)讓廠家或經(jīng)銷商對(duì)電芯進(jìn)行一致性測試（考慮容量、內(nèi)阻、電壓等因素），以確保改制質(zhì)量。如果打算買二手電芯，最好多買幾只，這樣就有了挑選的余地。2、用新電芯改制后的電池，可以直接使用（因?yàn)殇囯娦緸榱藴p輕自放電、防止性能的降低，在出廠時(shí)處于半充電狀態(tài)），等到系統(tǒng)提示電量為1%3%時(shí)關(guān)機(jī)，接上電源適配器充電至100%。不管是使用新電芯還是二手電芯，改制后都應(yīng)對(duì)電池進(jìn)行35次的完全充放電（即一次性充電到100%，然后用電池給筆記本供電，放電至1%3%，再次充電至100%，如此循環(huán)35次）以發(fā)揮出電芯的最佳性能。3、用二手電芯改制電池后有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：插上電源適配器給電池充電幾分鐘后，電池充電指示燈就開始閃爍不停，如果這時(shí)開機(jī)的話，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)顯示的電池電量為0%，機(jī)器用交流電供電，而電池不處于充電狀態(tài)。產(chǎn)