笔记本电脑电池的保养

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我们爱机的锂电池究竟要如何保养才算正确?这个问题一直困扰着很多笔记本电脑的忠实用户,包括我。在查阅了一些资料之后,不久前有机会咨询了一位电化学专业的在读博士和国内某知名电池研究所的副所长。现将最近获得的一些相关知识和心得写出来,以飨诸位读者。

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。

而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗?专家明确地告诉我,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”,在他们两位博士的知识里,也想不通这有什么必要。然而为什么很多人深充放以后battery information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。我个人认为,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。锂离子电池的充电过程分为两个阶段,恒流快充阶段(电池指示灯呈黄色时)和恒压电流递减阶段(电池指示灯呈绿色闪烁。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battery information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。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。

最后我对电池的保养的看法是:

1. 不必刻意保证每一次都放完电了再充;

2. 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。

3. 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。

4. 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。

对于笔记本电脑来说,电池可以说是一个比较重要的部件,它的状态直接关系到了笔记本电脑在缺少电源的环境中的工作能力。而电池在笔记本电脑中又算是一个不折不扣的消耗部件,因此涉及到笔记本电脑电池的保养和合理使用问题也是经常被讨论到的话题。

由于现在搭在镍氢电池的机型已经很难见到,所以在这一部分我将着重介绍普遍被应用锂离子电池。一般锂离子电池的寿命周期为300至500次的充放。但是这并不表示你很少使用电池它就可以延寿。电池作为一个物理原件易受工作环境中各种因素的影响,而导致电池损耗的主要原因便是氧化所引起的电池内部电阻增加,这也是为什么很多用户会抱怨他们充满电的电池在使用中为什么一下子就没电了。因此不妨这样理解此问题,那就是当电池装配结束走下生产线后,它的内部生命时钟就随即开始走动,即便你将电池搁置不用,也只能是在一定程度上延缓电池的损耗速度而已。不过话又说回来了,总是把电池搁一边,那笔记本电脑的移动意义又从何谈起?

但适当的保养并不是没有必要,于是很多人会提到究竟该如何去保护一个电池而让它在寿命期内不要早早就退役这样的问题。由于电池的寿命主要是由充电次数来决定的,所以避免频繁地使用电池应该说是最根本的一个方法,也就是说在用电源的环境尽量不要使用电池来供电。

这样便又会引出一个问题,那就是在使用电源的时候电池是否该从机器上取下,这的确是让人很头痛的一个问题。为了说明这个问题,让我们先来看一张表格,这张表格中给出了在不同的充电状态习惯和环境温度下保存电池一定时间后电池容量的变化。

由表格可见,高充电状态和过高的温度加快了电池容量的下降。那么现在大家不妨来想象一下电池如果不取下是一个什么样的状态,此时由于笔记本电脑的充电保护电路作用,使电池维持在95-100%的高充电状态,而此时电池所处的环境温度至少在30°c左右,如果是炎热的天气,这个温度会更高,返回到上面的表格中你会得到什么结论?

因此在ac供电稳定的前提下,尽量取下电池使用电脑。如果打算长期不使用电池,应将电池充到40%后放置于阴凉地方保存,而如果充满电后将电池置于高温下,这样会对电池造成极大的损害。表中也已经看出,充电100%在60°c环境保存,3个月后电池容量就下降了40%。对于保存搁置的电池至少1个月内将电池装上去使用一次,充一下电,这样可以避免电池离子失去活性。

同样灰尘和湿气也在充当着电池杀手的角色,它们会破坏电池板电路并加速电池内部的氧化,因此对于那些长期保存的电池,可以套上一层薄膜来低档灰尘和湿气的侵害。

最后一个值得一提的问题便是锂电池究竟该如何合理充电和放电这个问题。由于锂离子电池的电记忆效应小的可以忽略不计,所以半途充电对它的损伤并不是很大,而它最怕的是过度放电(完全放电)。经常对锂离子电池过度低放电的结果只能是让电池提前报废,那些诸如bios放电,程序放电,甚至是接上小灯泡放电的方式不到迫不得已是最好不要尝试。因此对于锂离子电池你大可不必等到0%时再去充电。

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