笔记本电池概述

 　1，笔记本的电池的外观

　　对于笔记本的电池的外观可以说是没有特定的标准，主要的根据笔记本的机构部件的设计有关系的。大体是可以分为：条形和块形。

　　2，笔记本电池外壳上标识的意义

　　首先我们来看一下笔记本电池的外壳，上边往往有许多数字标签，我们就先来看一下这些数字标签的含义。电池组外的标签，一般内容有：

　　2.1．电池的生产厂商、型号，额定电压，额定容量。只要是正规厂家生产的电池，额定电压和额定容量这两个标签肯定都有的。有的会标明额定功率=额定电压*额定容量，如48.84Whr,28.08Whr

　　2.1.2．额定电压（NominalVoltage）一般常见的为10.8V（11．1V）或14.4V。若以锂离子电池为例，大家知道一节锂离子电池的电压为3.6V或者3.7V，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10．8V=3.6V*3节，那么就是串联了3节，串联4节电压就成为14.4V=3.6V*4节，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3．7V，所以三节串起来的电压为11.1V=3.7V*3。若以1．2V的镍氢型号电池，则串联9节单电池至10．8V，以达到笔记本工作所需要的工作电压。

　　2.1.3．额定容量（NominalCapacity）：

　　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4200～4500mAh之间，而常用的18650锂离子电池单一节容量为1500～2000mAh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4500～6000mAh之间。

　　举例说明,

　　例1一组标示为Li－ion、10.8V、3200mAh的电池组，代表该电池组内容为锂离子电池，內含6节3.6V、1600mAh、18650的锂离子电池，采用3串2并（3S2P）组成方式。电压为3.6V×3＝10.8V，容量为1600mAh×2＝3200mAh

　　例2一组标示为Ni－MH、10.8V、4200mAh的电池组，代表该电池组内容为镍氢电池，內含9节1.2V、4200mAh、18650的镍氢电池，采用9节电池串联方式。）除了上述的标签外，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。

　　3．笔记本电池的种类（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。注意：我们平时说的锂电池是指Li-ion锂离子电池，非Li-polymer高分子

　　锂电池

　　(1)几种电池比较：

　　最早的笔记本电脑都是使用Ni-Cd镍镉电池，由于当时电池技术不够先进，因此镍镉电池有了很多令人头疼的缺点，如：体积大、份量重、容量小、寿命短、有记忆效应等。因此目前镍镉电池基本上已经被淘汰，以下不再对它进行详细介绍。

　　接下来笔记本电脑开始采用镍氢(Ni-MH)电池，这种电池具有较好的性价比和较大的功率，同时“镍氢电池是一种最环保的电池，注重环保的国家都大力提倡使用镍氢电池，因为易于回收再利用，且对环境的破坏也最小。不过镍氢电池与锂电相比，还是有一些缺点。充电时间长、重量较重、容量也比锂电小，电池持续放电时间太短，还有记忆效应，它的记忆虽然不像镍镉电池那么大，但还是需要放电，用户必须用尽后再充电。镍氢电池很快被锂离子(Li-ion)电池替代。锂电很早以前就有了，开始它使用时不太安全，经常会有在充电时出现燃烧、爆裂的情况，这也许是因为锂元素太活跃的缘故。后来就有了改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成份，从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电也随之淘汰了。区分它们也很简单，从电池的标识上就能识别，锂电为Li、锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本使用的所谓锂电，其实就是锂离子电池。锂离子电池储能密度大，可随时充电并且持续放电时间长，一般在3小时左右。电池的容量大小主要从所标出mAh(毫安时)数值来判断，如3000mAh、4000mAh等，数值越大，电池的容量就越大。

　　当然锂离子电池也有缺陷，如价格高和充放电次数少等等。锂电池的充放电次数只有400-600次，经过特殊改进的产品也不过800多次。按每天充电一次计算，最好的锂电池也不过两年多。而镍氢电池的充电次数能够达到700次

　　以上，某些质量好的产品充放电可达1200次，这样一比较，镍氢电池要比锂电池长寿，而且镍氢电池的价格也要比锂电池低很多。由此看来，目前还没有十全十美的笔记本电池.

　　燃料电池（FuelCell）：燃料电池是笔记本电池的未来新星，它有很多种类，包括质子交换膜燃料电池（PEM）、碱性燃料电池（AFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）等多种，但由于燃料电池的启动时间和运行温度等原因实际上适合笔记本电脑使用的燃料电池只有质子交换膜燃料电池（PEM）。PEM燃料

　　电池使用的燃料是甲醇等，由正、负电极组成它发电的原理是经过对甲醇进行氢重整后输入负极，氧输入正极，通过催化剂的作用，氢原子转变为质子和电子，由不同路径进入正极，电子通过内部循环产生电，质子通过电解液达到正极，与氧和电子结合后产生水和热。专家们一致认为，制约燃料电池商业应用最大的因素是燃料电池要使用金属铂（Pt）即白金做催化剂使生产成本一直居高不下，目前燃料电池的生产成本在500～1000美元/千瓦。研究显示，只有当燃料电池的生产成本降至50美元/千瓦左右的水平时才能真正为消费者所接受。燃料电池成本高的主要原因是尚未形成批量生产，一旦进入大批量生产阶段，燃料电池的价格肯定会大大降低。

　　未来电池的发展方向：——燃料电池FC

　　早在2003年3月全球最大的笔记本电脑厂商之一日本东芝宣布其已经成功地开发出了支持笔记本电脑的小型燃料电池。这是在世界上首次将燃料电池直接与电脑连接的创造性举动。新型燃料电池采用甲醇作为燃料，通过化学反映产生电能，同种情况下与采用锂电池的笔记本电脑相比，50CC的甲醇可以连续使用5小时，超过锂电池两倍以上。NEC最新开发的笔记型电脑用燃料电池重量仅为0.9千克，但却能使笔记型电脑续航时间猛增至40小时，预计最早可于2004年中期推出此种高效能电池产品。除东芝、NEC之外，索尼目前也正在积极研发移动设备专用燃料电池。

　　燃料电池的定义

　　其实燃料电池早已经不是什么新鲜玩艺了，早在1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反应可以发电的原理，这就是最早的氢-氧燃料电池(FC)。燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给活物质（起反应的物质）--燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。燃料电池由3个主要部分组成：燃料电极（正极）；电解液（就是我们所说的“燃料”）；空气/氧气电极（负极）。

　　燃料电池的工作原理

　　燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种“发电机”。

　　燃料电池的优点

　　燃料电池兼备了无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作等优点，燃料电池工作的副产品只有水和热量，无噪音，基本无污染，效率比起一般的发电系统高得多，达到43～58%，如果把反应产生的热量也利用上，效率可以高达80%！是一种清洁环保的电源。比起常用的锂电池和聚合物锂电池要干净和环保得多，没见到我们所用的锂电池上都有妥善抛弃和处理锂电池的指示吗？因为锂电池的随意抛弃将造成环境污染。如果用一句话概括燃料电池相对于一般锂电池和聚合物锂电池的优势，那就是燃料电池具有更高的能量密度，也就是说，它能够在容量相同的情况下，把电池做得更小，或者在电池体积和重量相同的情况下，把电池容量做得更大！

　　燃料电池的分类

　　一般，燃料电池可分为碱性FC（AFC）、磷酸型FC（PAFC）、熔融碳酸盐FC（MCFC）、固体氧化物FC（SOFC）及质子交换膜FC（PEMFC）等。

　　燃料电池的应用

　　燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。它最早的应用则是在20世纪60年代美国阿波罗飞船上。美国矿物能源部长助理克.西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。”福特汽车公司主管PNGV经理鲍伯.默尔称，燃料电池必会给汽车动力带来一场革命，燃料电池也将会在汽车工业上得到较大的应用。

　　而被誉为第四种电力的燃料电池发电，也正在美、日等发达国家崛起，以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。燃料电池在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域都在发挥重要作用。看来燃料电池确实是非常有效有能源。燃料电池相对于单体电池的特别之处燃料电池属于电化装置的一种，其组成实质与普通电池并无异处。单体电池是由正负两电极以及电解质组成。正极是氧化剂电极，负极是燃料电极，普通电池活性物质都是直接存放在电池内部的，因此这就限制了电池容量。而燃料电池正负极本身不包含任何活性物质，它们只是个催化转换元件。因此燃料电池可以说是名符其实的一个化学能转电能的能量转换机器。电池在工作时，燃料和氧化剂均由外部供给。因此，原则上只要不断输入反应物，不断排除反应产物，燃料电池就能连续放电。

　　三种常用电池的主要特性：

　　Li-ion锂离子电池基本原理：锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。

　　化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻。虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的。主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

　　不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常。（下面内容有待于辨别而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗？电池专家明确地告诉我们，这是没有意义的。他们甚至说，所谓使用前三次全充放的“激活”，也想不通这有什么必要。然而为什么很多人深信充放以后BatteryInformation里标示容量会发生改变呢?后面将会提到。

　　笔记本电脑用锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。在笔记本电脑的使用说明中的“使用一个月后应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。充电控制芯片主要控制电池的充电过程。Li-ion锂离子电池的充电过程分为

　　两个阶段，恒流快充阶段和恒压电流递减阶段。恒流快充阶段，电池电压逐步升

　　高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不

　　会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到0，而最终完成充电。

　　电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池

　　的电量，这就是我们在BatteryInformation里读到的wh.值。而锂离子电池在

　　多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个

　　放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深度充放电来校准

　　电池的芯片。

　　4．笔记本电池的内部结构

　　我们在了解外部结构和标签后，我们再来看一下其内部有何神秘之处。

　　1，电池的电芯：笔记本电池里常见的电池为18650（17650）镍氢电池、18650

　　锂离子电池和方形锂离子电池。根据每个笔记本电池的构造不同采用不同的电

　　池。

　　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。

　　2．电池控制PCB板：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，（锂电池在充电过程中到很接

　　近充满时电压会略微下降一点，所以控制电路检测到这种情况时就认为电池已经

　　充满了，保护电路也工作切断电源以防止过充；放电时电池的电压是基本稳定不

　　变的，只有在电池所剩的电力很少时才会突然下降，当控制电路检测到这种情况

　　就认为电池的电力用完了并通知保护电路切断电源防止因过度放电使电池寿命

　　缩短。）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。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，(现在的笔记本电脑电池皆朝SmartBattery方向设计，

　　也就是电池组内有能源管理线路，这种能源管理线路可以监视电池使用情况以及

　　与主机进行沟通，可以让电池的性能得到充分的发挥，从而提高电池的使用时间。)

　　叫做电池能源管理电路（Gasgauge）。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。

　　Smartbattery技术：

　　1、Smartbattery是针对电池电源管理的一种机制,让使用者或应用的电子产品能有

　　效及安全的使用电池,同时电池组也会自我监控及管理的一种标准,其所衍生出的控制及管理

　　方式,透过SMBus接口来沟通,所以许多半导体厂商也有设计出对Smartbattery电源管理

　　的IC,透过支持SMBus接口的通讯协议,来达成Smartbattery的功能.

　　2、早期的电池无法提供本身的信息,例如电池存余量,电压...等等notebook系统也无

　　法取得准确的电池容量.所以Intel和Duracell合作开发了smartbattery这样规格.最

　　主要便是smart多了两个信号线来和系统沟通.这两个信号线的通讯协议有个名称:

　　SystemManagementBus.其实这个bus是从I2C这个规格借来的.I2C是由philips

　　所发展的规格,Intel借用了一部份来做SMBus.电池多了这个功能后便可和系统,充电器互

　　作沟通(当然系统和充电器也要支持SMBus).于是系统或充电器便可了解电池当时的电压,

　　电流;何时可以充完电;电池可以充多少的电;何时电池会耗尽.....而且准确率可达98%以上.

　　因此而使以后的notebook能在电源方面作到更好的控制

　　3．保护元件：

　　A、NTC热敏电阻：常使用于电池组中，用来侦测电池组温度，作为充放电

　　时的参考。热敏电阻，如下图

　　B、温度调节开关：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90－98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、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。

　　4．电池接口：电池与主机接触部位常见的为6－8个金属片接口，有的机

　　器上边可能应该有标记，例如——TTII＋＋，这上边有电流传输接口，

　　还有电源控制线路接口。见图：

　　电池使用的每个pin脚的定义:

　　Pin脚描述

　　BT+电压供应端

　　BT_TH温度侦测端

　　SDATASMBus数据端

　　SCLKSMBus时钟端

　　GND接地端

　　为了防止客户插错方向，设计有防呆孔。

　　一般的都有机构的限制，只能正确放入

　　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。

　　5．笔记本电池使用注意事项：

　　A.笔记本的电池的使用注意事项（仅供参考）：

　　1．新买回来的锂离子电池在初次使用时，要进行3次完全的充放电，即电池至少要完全充满一次电，再将电量放尽，重复三次后再使用。以激活电池内部的化学物质，使电池内部的电化学反应进入最佳状态，在以后的使用中就可以随意地即充即用，但要保证一个月之内电池必须有一次完全的放电，这样的深度放电能激发电池的活化性能，对电池的使用寿命起着关键的作用。如果超过3个月电池未使用，再次使用之前也应同新电池一样进行3次完全的充放电，以确保激活电池。（请记住这样一条，对于充电电池来说，将电量用完再充满，有益而无害，因为笔记本电脑使用的锂离子电池存在一定的惰性效应，长时间不使用会使锂离子失去活性，需要重新激活。）另外当你的电池出现性能大幅度下降时也可以完全充放电几次，

　　电池的性能也会有所改善。而正确的完全充放电方法是，首先在Bios

　　中关闭节能选项，然后在Windows“电源使用方案中”的所有都选成“从

　　不”，在“报警”选项中的所有钩去掉，当电量剩约5%时即重启电脑，

　　在屏幕显示自检信息时按键盘Pause键暂停，然后关闭屏幕让电池在低

　　电流的情况下放电直到自动关机再充电，一次完全充电即完成。

　　2.若使用镍氢电池，要很好地控制充电时间，应注意不要频繁地过度充电，否

　　则会缩短电池的使用寿命。此外，镍氢电池在充电前应该完全放电，在充电时也

　　要充分充电，且在正常使用前，也要求完成3次完全的充放电。

　　3．大多数用户习惯在每次使用笔记本电脑时，都插接上交流电源供电，很少用

　　电池给笔记本电脑供电。其实应该每月至少用电池来供电一两次，将电池完全用

　　光，再接上交流电一次性充满。当笔记本电脑在室内使用交流电时最好将电池取

　　出，（在可提供稳定电源的环境下使用笔记本电脑时，将电池移除可延长电池受

　　寿命是不正确的。就华硕笔记本电脑而言，当电池电力满充之后，电池中的充电

　　电路会自动关闭，所以不会发生过充的现象，但建议拔下。）以免使其经常处于

　　充电状态。充电时最好关上笔记本电脑，使电池能够完全充满电，不要在充电中

　　途拔掉电源。充电完毕，应该在30分钟后使用。有的用户经常在一天中多次插

　　拔电源，且笔记本电脑装有电池，这样做，对电池的损坏更大。因为每次外接电源接入就相当于给电池充电一次，电池自然就折寿了。

　　4．不必刻意保证每一次都放完电了再充；

　　5.一段时间可做一次保护电路控制下的深充放以修正电池的电量统计，但这不会提高你电池的实际容量。

　　6.长期不用的电池，应放在阴凉的地方以减弱其内部自身钝化反应的速度。

　　7.保护电路也无力监控电池的自放电，长期不用的电池，应充入一定的电量以防电池在存贮中自放电过量导致过度放电的损坏。

　　其实电池没有太多要顾及的使用注意，换句话说是顾及也没有太大用。一个电池能使用多少次，也许差别更多的来自电池本身制造中的个体差异，而不是使用方法。选择具有良好口碑的笔记本电脑品牌，无疑是日后电池使用长寿命的保障之一。