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了 解 笔 记 本 电 池,演讲人: 高 桦 时间: 60-90分钟 日期: 20071228,笔 记 本 电 池,移动PC PK 笔记本电脑,笔 记 本 电 池,一,电池的类别,发展 二,电池的构造 三,电池的使用 四,电池的测试,名词解释,二次电池:电池电力用完后，可以经充电重复使用的电池校正:当笔记本电脑使用一段时间后, 电池的使用时间怎么越来越短了, 因为笔记本电池在不断充、放电的过程中, 有时BIOS所侦测到的电量, 会与电池实际电量不符。激活:电池的激活工作在工厂内已经完成.过充电(Over charge): 电池到达包充状态后现继续充电的程度大小，自放电：（self discharge）：电池在储存过程中，电池蓄电容量会减少的现象，所以一般储存电池时都有一储存温度范围，过高的温度会加速电池的自我放电。串并联：(Series and parallel):电池串联来提高电压，以并联来提高电池容量.循环寿命：（Cycle life）:二次电池民在反复充放电的使用下，电池的容量会逐渐下降，通常以该电池的额定容量作为标准，电池容量降到期80% 或60%的充放电次数.,描述您工作中遇到的问题,1.镍镉电池(Ni-Cd)2.镍氢电池(Ni-MH)3.锂电池(Li) *4,燃料电池,一,电池的发展,镍氢电池 优点:易于回收再利用。具有较好的性价比和较大的功率,充电次数高缺点:如充电时间长、重、容量也比锂电小等缺点。镍镉电池缺点: 电池体积大、份量重、容量小、寿命短、有记忆效应等。 锂离子电池 优点:质量轻、能量高,循环寿命长,安全性能好,无公害, 缺点 电池成本较高,不能大电流放电燃料电池:优点:能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射缺点: 燃料种类单一,密封比,功低,造价太高,一,电池的发展,各种电池优,缺点,锂离子电池 离子电池(Li-ion)是锂电池发展而来。锂离子电池是1990年日本SONY公司研制出并开始实现商品化的， 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。 我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。,一,电池的发展,1)电压高，单体电池的工作电压高达3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍 2)能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-H）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L 3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用限 将倍增电器的竞争力. 4） 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。 5） 自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 6) 可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。7) 工作温度范围高，工作温度为-2545C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-4070C。 锂离子电池也存在着一定的缺点，如： 1） 电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高（Co的资源较小），电解质体系提纯困难。 2） 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。3） 需要保护线路控制。 A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电； B、 过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。,一,电池的发展,燃料电池 与传统电池相比，燃料电池的能量至少要高10倍。一个锂离子电池能提供300瓦小时每升的电量，而甲醇燃料电池却能提供4800瓦小时每升的电量。 东芝、IBM、NEC等世界著名企业都投巨资研发燃料电池。燃料电池的工作原理：氧和氢结合成水，非常环保。氧气直接可以取自空气，而氢则可以用某种液体来代替，例如酒精等。 每组燃料电池可以提供0.4V的电压，如果按照目前笔记本对电压的需求在6V左右，那么就需要15组燃料电池。 日前韩国三星电子研发出了一种笔记本用燃料电池，在以每天工作8小时的基础上可提供类似三星Q35这样薄型笔记本电脑连续工作一个月。 三星的这个燃料电池是以甲醛作为燃料，通过转化成为直流电。据了几苊，该电池是作为笔记本扩展坞的一部分，三星计划在明年年底进行量产。同时，三星还在研发一种容量小一些的燃料电池，仍可供笔记本运行一周。,一,电池的发展,二,电池的构造,笔记本电池里常见的电芯为18650（17650）镍氢电芯、18650锂离子电芯和方形锂离子电芯。 根据每个笔记本电池的构造不同采用不同的电芯。 18650指的是圆柱型电池的尺寸，18为电池外径18mm，65为高度65mm； 方型锂离子电池也使用此方式，如103448，为长48mm宽34mm高10mm的方型电池。 以锂离子电池为例，一节锂离子电池的电压为36V，这当然达不到笔记本所需要的电压，因此一般采用串联的方式。 如果额定电压是108V，那么就是串联了3节，串联4节电压就成为144V， 但有些二次电池在制造厂所标定的单节锂离子电池电压为37V，所以三节串起来的电压为111V。 若以12V的镍氢电池，则串联9节单电池至108V，以达到笔记本工作所需要的工作电压。,1,电芯（电池组）,二,电池的构造,目前主流的笔记本电脑电池大多数都是采用工业标准电芯，一般分为圆柱型和方型两种。圆柱型的电芯要比5号电池大些，电芯容量为3.6-3.7V/2000-2200mAh；而方型电芯容量为3.6-3.7V/1800-2000mAh。一般来说购买时大容量电池和标准电池间的区别就在于增加了并联的电芯数来加大容量。 在笔记本电池的组成中，除去智能控制电路，其实是由3-12颗电芯(也就是锂电池)组成几组电池的串并联电路，一般来说，受到单节电池容量和笔记本电池要求电压的约束，笔记本电池一般采用先串联后并联的办法来保证其工作电压和电池容量。以常见的2200mAh、3.6V电芯为例，一些小本可能采用4节串联方式组成电池组，其电压为14.4V，容量2200mAh。,电 芯,控制电路位于电芯和笔记本电脑主板之间，是一块工作原理和设计都很复杂的电路。主要分为两部分：一部分是在电池充放电时起到保护作用，为保护电路；另一部分作用为电池组与主机沟通时及电池使用的管理，叫做电池能源管理电路（Gas gauge）。一般两部分都设计在一块电路板上。 如果电池采用的是锂离子电池，那么两个电路都有；如果采用的是镍氢电池，那么只有电池能源管理电路，因为只有锂离子电池带保护电路，而镍氢电池不带。 像联想昭阳系列机器中，FIC A450电池和昭阳S60笔记本电池此控制板容易损坏，导致电池完全不能充电。,笔记本电池中最关键的是控制电路，它不但要控制电池的充放电，例如在适当的时候开始和停止充电，把充放电电流控制在合适的范围内， 还要承担电池状况的分析纪录（例如我们熟悉的电池容量显示和充放电次数纪录功能）， 以及承担电池的保护作用，在电池温度过高或者电流过大的时候切断电路。,2,电池控制板,二,电池的构造,3,保护元件 NTC热敏电阻A、NTC热敏电阻：常使用于镍氢电池组中，用来侦测电池组温度，作为充放电时的参考。B、Thermostat温度开关：常用于镍氢电池组中，同样侦测电池组温度，作为强制保护电池异常的开关。C、温度保险丝：这是作为电池的最后保护开关，如果当电池工作发生异常，如温度过高（一般设定为9098度）或者电流过大，温度保险丝就会被烧断，电池组将不会再工作，从而保护电池组。D、Poly switch限流开关：作为电流及温度过载的保护，普遍用于各种电池组中。,二,电池的构造,4,电池接口： 电池与主机接触部位常见的为68个金属片接口，上边都应该有标记，例如-T T I I，这上边有电流传输接口，还有电源控制线路接口。,二,电池的构造,5,外壳： 外壳保持内部组件的形状和使电池能和笔记本电脑紧密结合，接口负责连接电池和主机，一般采用工程塑料，通常采用超声波进行焊接。,二,电池的构造,电池组外的标签，一般内容有：电池的生产厂商、型号，只要是正规厂家生产的电池，这两个标签肯定都有的。电池的种类（根据内部所用电池的种类而分）常见的为Li-ion锂离子电池、Ni-MH镍氢电池、Li-polymer高分子锂电池，另外还有较少看到的Ni-Cd（镍镉电池）以及最新的燃料电池。额定电压（Nominal Voltage）（如图）这些数字标签的含义。一般常见的为108V（111V）或144V。若额定容量（Nominal Capacity）：一般来说单节镍氢电池的容量要比锂离子电池大，一节18650镍氢电池的容量即可达到42004500mAh之间，而常用的18650锂离子电池单一节容量为15002000mAh之间，所以如果笔记本电池采用的是镍氢电池，只要将电池串联，提高电池的工作电压就可以了。而锂离子电池因电池制造厂商的技术差异而有所不同，笔记本电池如采用锂离子电池，通常使用3节并联，来提高电池容量，三节并联一般可达到45006000mAh之间。电池使用注意事项：一般上边会有电池使用环境限制的标签、使用时的注意事项以及电池回收标签。,电池外观及标识定义,1,电池的初次使用2,电池的校正3,电池的储存4,电池的安全5,电池的损耗6,电池的使用时间7,电池的使用次数,三,电池的使用,电池从出厂到用户手中存在一个时间差，短则一个月、长则半年。对于时间差较长的电池，其电极材料会钝化， 因此厂商建议初次使用的电池最好进行35次完全充放电过程，以便消除电极材料的钝化，达到最大容量,电池的初次使用,三,电池的使用,电池的校正,当笔记本电脑使用一段时间后, 电池的使用时间怎么越来越短了, 其实这是因为笔记本电池在不断充、放电的过程中, 有时BIOS所侦测到的电量, 会与电池实际电量不符。1,进入BIOS设置， 2,切换到“Power”选项卡接着将光标移至“Start Battery Calibration”选项上, 按下“Enter”键执行 根据提示讯息, 替笔记本电脑接上外接电源, 并等待一段时间待电池的电量充满 当画面上出现“Please remove AC adapter”信息时，表示电量已经充饱，然后进行放电操作, 先拔掉外接电源,并让笔记本电脑持续开机, 直到电量耗尽。 注意：这个操作会耗去一段时间, 你可以去做一些其它的工作，等到放电完毕再返回操作即可。 电池放电完毕并自动关机后, 不要开启笔记本电脑电源, 接着再次接上变压器进行充电, 等到充电指示灯 (一般为橘色灯) 熄灭后, 电池校正的工作即大功告成。 电池校正的操作不可太频繁, 否则经常性的放电会让电池的寿命减短, 建议23 个月校正一次即可。,三,电池的使用,1,电池包裹在保鲜膜内置于干燥阴凉处 2,如果您长时间不使用锂电池，应在其电量为60%时保存，这种状态下，电池放电相对缓慢，可长时间保存。 3,锂离子电池在存储一段时间后，即使不进行循环使用，其部分容量也会永久性的丧失，这是因为锂离子电池的正负极材料自出厂时便开始了它们的衰竭历程。 4,电池不能受到碰撞,振荡,燃烧.,电池的储存,三,电池的使用,？,锂电池真正发生事故的比率非常小，从性价比、安全性等多方面来考虑，锂电仍是目前最理想的电池，消费者可放心使用，不必因此而过分惶恐。 笔记本锂电池，是否存在安全隐患呢？客观地说，590万块锂电池中有9块锂电池出现了问题，事故概率是非常低的。正是媒体对笔记本爆炸事情穷追不舍的报道，才会令公众怀疑笔记本锂电池的安全性能。事实上，9例笔记本锂电池引发的笔记本爆炸，决不意味着所有的锂电池都存在安全隐患。,2006年9月3日下午13时52分许，一间办公室内放置在桌边的一台笔记本电脑突然起火，蹿出10厘米左右的火苗，笔记本上可以清楚地看到“DELL”的商标。,三,电池的使用,注意点:笔记本电池切不可过充，家中无人的时候一定要拔下电源，以免酿成惨剧。 尽量不要在过热、过冷的环境下使用电池.,电池的安全,当电池使用一段时间之后会出现一些老化的现象，最直观的表现为使用时间减少。 自然的损耗和维护不当是重要原因。 一个设计良好的锂电池会有一个很好的保护电路防止过度的充放电。因为过度的充放电会急速的消减电池活性。因为保护电路的作用，用户反复多次地完全充放电，其实根本达不到过“完全”的程度。 有时候WINDOWS下显示电池容量还有20%，可以使用30分钟，可是没过多久，突然机器就自动关机了， 这是因为电池已经老化，电池保护电路已经不能很好的监测电池真正的容量。因为在正常的电池损耗下，保护电路原有的参数已不能很好地反映电池的实际情况了. 前面说的电源校正程序就是用来修正保护电路的基准参数，以准确地反映电池实际容量。但这种校正过程往往会需要两到三次的完全充放电，,电池的损耗,三,电池的使用,电池的使用时间,三,电池的使用,电池的使用时间一般在2-5小时,跟用户使用环境有很大关系: 1,机器配置:迅驰机器比P4机器用的时间长 2,操作系统:XP比VISTA系统用的时间更长 3,应用软件:播放DVD一般在40分钟以上 待机时间一般在2-3小时 4,电池本身的容量有关: 电芯数量: 高容低容 5,外部环境:温度,现在主流的锂电池，一般情况下锂电池充放电次数是固定的，大约可以承受500-700次左右的深度充放电，此后电量就会迅速衰竭，直到无法使用。我们每给电池充一次电，相应的，也就减少了一次可充电次数。不过现在很多笔记本厂商都考虑到了电池的易损性，在增加了对电池的保护技术，在不满足一定的条件下是不会充电的。一般情况下，正常使用的笔记本，在2年以后几乎都要遇到电池问题。,电池的使用次数,三,电池的使用,四,电池的测试,1,笔记本电脑测试2,品牌电脑自带的测试软件3,第三方软件测试4,电池测试设备测试,电池使用问答,五:电池问答,问:电脑正常使用电池是否放在机器上答:放机器上问:电脑电池只能充电到95%?答:大电池内的电全部放完,再重新进行充电问:电池充不了电?答:可能跟电池,电源及电脑本身有关.问:电脑开机状况电池可以拔下吗?答:可以热插拔问:插拔一次电源,算一次充电次数吗?答:不算,只有在完全充放电一个循环才算一次.问:厂家建议第一次充电需要12小时?答:不需要,5个小时左右就可以问:新电池是否需要激活答:电池的激活工作在工厂内应该已经完成,请提问,谢谢大家,