笔记本电脑电池工作原理 热敏电阻工作原理.doc

笔记本电脑电池工作原理 热敏电阻工作原理笔记本电脑电池工作原理！热敏电阻工作原理2010-09-18问题：笔记本电脑电池工作原理最佳答案：电池指的是将化学能、光能、原子能等其它形式的能转化为电能的装置。它分为一次电池(俗称干电池)和二次电池(即可反复充电电池)，随着电池技术的飞速发展，电池经历了由最初的伏打电池到镍镉电池、镍氢电池、到现在最主流的锂电池以及代表发展方向的燃料电池。如果说CPU是笔记本电脑的大脑，那么笔记本电池无疑就是笔记本电脑的能量源泉-心脏。笔记本电脑的主要特性可移动性计算也就要靠这块小小的电池来提供。笔记本电池经历了几代的发展，无论是其体积、容量以及类型都已发生了巨大的变化。每次笔记本电脑的飞跃都与笔记本电池有很大的关系，但厂商似乎忽略了这个方面的宣传，致使用户对笔记本很重要的部分很少关注，也导致用户对笔记本电池的认识也少之又少。在笔记本电脑中主要是使用可反复充电的镍镉、镍氢、锂电池，但目前当然是以锂电池为主。其实笔记本电脑用的电池也是非常简单，它包括了电芯、控制电路和外部接口等几部分，有些厂商的产品还会带有电量指示灯(如昭阳K71的电池)，然后再把这些部件一起封装在一个外壳中，做成不同的形状。笔记本电池工作原理目前，市场上销售的笔记本电脑几乎都采用锂离子电池(Li-ion)。镍铬电池(Ni-cd)、镍氢电池(Ni-MH)因为记忆效应已经被淘汰；燃料电池仍在实验中。所以我们以讨论锂离子电池的使用为主。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。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。电池外观及标识定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：(如图)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)(如图)：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)其他回答2：接上条一般常见的为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，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.V，那么就是串联了3节，串联4节电压就成为14.4V，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。若以1.2V的镍氢电池，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。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。电池的内部结构FIC A450电池内部结构图对笔记本电池的外壳上的标识了解清楚后，我们再来看一下其内部有何神秘之处。电芯(电池组)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。电池控制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，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，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。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、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。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，上边都应该有标记，例如-T TI I+，这上边有电流传输接口，还有电源控制线路接口。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。笔记本电池的种类及发展方向随着笔记本电脑和掌上电子产品技术及市场的迅速发展，广大用户对稳定性更高、使用时间更长、体积更小乃至充电次数更多等方面提出了更高要求，而电池技术也紧随市场需求，在诸多方面作出了相应改进和发展。现在的笔记本电脑电池皆朝Smart Battery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。锂离子电池由于它较普通镍镉/镍氢电池具有体积小(相对)、重量轻、自放电率低、无记忆效应的优点，因而受到众多笔记本生产商的喜爱，目前笔记本电池普遍采用这种电池。虽然说现在笔记本电池的外观千差万别，每个品牌、甚至型号不同的电池都不能通用，但电池的内部构造都是相同的。镍镉电池(Ni-Cd)：它是笔记本所使用的电池中的元老级人物，但是由于它有严重的记忆效应以及所使用的阳极材料镍(Ni)有毒和对环境会产生污染，因此很快就被笔记本嫌弃了，取而代之的是更优秀的镍氢电池。镍氢电池(Ni-MH)：它与镍镉电池结构原理基本相同，只是将阴极换成性能更好、更环保的无毒的镍-金属氢化物材料。虽然只是小小的改变，但却带来了性能上的极大提高。它还有一个令镍镉电池望尘莫及的优点就是记忆效应不明显，这样就使我们不用再为那讨厌的记忆效应烦恼从而更加方便使用。虽然镍氢电池的性能十分不错，但随着技术的进步它又被质量更轻、能量密度更高的锂电池所替代，成了笔记本电池历史中的昨日黄花。其他回答3：锂电池：很多人认为说到锂电池就是指我们现在常用的锂聚合物电池，其实锂电池包括金属锂离子电池(Li-MO2)和锂聚合物电池(Li-ion)两种。因为Li-MO2电池在1989年进入市场时发生着火爆炸事件而夭折，因而它很快从人们的视线中消失，取而代之的是更安全的锂聚合物电池。它重量轻，在同容量的情况下它重量只有镍氢电池的1/2左右，因此它迅速成为移动便携设备的新宠儿，被大多数笔记本电脑所使用，是现在笔记本电池中的中坚力量。燃料电池(Fuel Cell)：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5001000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。2003年10月NEC正式推出了其最新研制的笔记本用燃料电池，据称，当燃料使用浓度为10%的300立方厘米的甲醇时，笔记本电脑可以使用5个小时。NEC提出，在2005年将推出可使笔记本电脑连续使用40小时的燃料电池产品。就目前来说，燃料电池的体积、性能及成本方面没有太大的优势，不过将燃料电池作为笔记本的后备电源还是一种不错的选择。想想当笔记本可以连续使用40个小时，那是一种什么感觉。而且燃料电池的污染小，可反复使用。PEM燃料电池原理图各种类型笔记本电池性能比较：笔记本电池维护保养新电池是否需要激活其实电池的激活工作在工厂内应该已经完成了，笔记本电池出厂时所带的少许电量是为了避免自然损耗给电池带来损害。电池的激活应该是在没有保护电路的情况下进行的，可锂电池本身就带有保护电路，设计块电路的目的就是为了避免电池的过度充放电，一般电池在充满电的时候，充电指示灯熄灭的那一刻起，电池就不在充电状态了，那么这个时候你再把充电器插头插在上面进行充电也是没有任何意义的。我们可以从电池的状况上看出电池是否在充电，这里有一个简单的方法可以判断出电池是否在充电状态，电池在充电的时候都会散发出一定的热量，当电池充满后一个小时(充电器电源插头暂时不拔下来)，你再去摸一摸电池，这时候你会发现电池是处在常温状态的，这是因为电池此时已经不在充电状态了，当然不会有热量产生了。如何正确充电使用过程中不用刻意要求充电到100%，或用到完全没电而自动关机这样的维护方式，正确的方法是用到20%左右就开始充电，充电98%左右就可以停止充电。如果机器有电源校正程序的话可以在感觉电量明显减少时，校正一次，让保护电路充分发挥作用。对于早期的笔记本电池(镍氢Ni-MH或镍镉Ni-Cd)，的确需要完全充放电，以维持良好的电池容量，可是对于锂电池，没有必要反而有可能损伤电池。说锂电池没有记忆效应，其实不完全正确。只是锂电的记忆效应很小而已。锂电池的材料对于温度，使用频繁程度等等条件非常敏感。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。自然的损耗是一个重要的原因，维护不当是另一个重要原因。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。这样做没有意义。有些时候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，所以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，而正如前文所说，完全充放电会降低电池活性，所以不能频繁使用。使用外接电源时是否需要拔下电池这其实就要看你在使用外接电源时候是不是需要给电池充电了，电池的充电次数直接关系到寿命，一般情况下锂电池充放电次数是固定的，充电次数一般只有500700次左右。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。即便如此，当您长时间使用外接电源使用电脑时还是建议您将电池拔下，因为高温也是电池的克星之一，笔记本电脑在使用时会产生一定的高温，这对电池是十分有害的。当然如果您对自己的电池没有把握的话我还是建议您把您的电池拔下来再使用外接电源，因为并不是所有的电池都有保护电路的。特别提醒：保护电路也无力监控电池的自放电，长期不用的电池，应定期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，推荐充入50%左右的电量，这就是为什么经常有用户说电池取下来放在那不用，结果放坏了。有关笔记本电池充电温度电池一般都对温度敏感，过热的环境都会加快电池内部自身钝化反应，而过冷的环境可能破坏电池内部结构。因此注意笔记本的使用环境。笔记本电池测试工具-BatteryMark介绍测试原理Battery Mark的测试原理是利用内建的4个引擎，模拟实际的操作情况来消耗你的电池的电量。这4个引擎分别是Graphics engine，Processor engine，Disk engine，Think engine。Graphics engine通过调用Battery Mark调用内建的程序教本如photoshop、dreamwaver等来模拟实际使用中处理图形、网页、文档的过程。Processor engine使CPU的占用率瞬间提高到100%，并保持一段时间，模拟的是CPU高负荷工作状态下的耗电情况。Disk engine通过反复对硬盘进行读写操作，模拟实际使用当中硬盘的耗电情况，这时你会看到你的硬盘灯在狂闪。Think engine,则是模拟实际情况中使用者思考的过程。Battery Mark会在这4个引擎之间不停地循环切换，依次对各种运行环境进行测试，这4个引擎综合在一起就可以全面的测试你的电池的具体情况了。而每过23分钟Battery Mark就会将测试的数据自动到保存到你设定的目录下面。当电池彻底到消耗殆尽的时候，电脑自动的关闭之前的最后一次保存的结果就将作为最终测试结果。准备工作好了，介绍完Battery Mark的基本原理后，下面我们一步步的看看Battery Mark如何使用的。其他回答4：首先，在测试开始前要做一些准备工作：1.将电池冲满电，在桌面单击鼠标右键，选择属性，选择屏幕保护程序选项卡，关掉屏保；2.点击电源进入电源管理(Power Management)，在电源使用方案选项卡中，将使用电池时的电源使用方案全部改为从不(never)；3.切换到警报选项卡，点击电池严重短缺时的警报操作，将电力水平下的两个钩都去掉，这里需要注意的是必须先去掉靠下面的一个，如果你先点掉了上面的，下面的就会变成灰色的不能修改的状态。避免影响Battery Mark测试建议将所有的钩都去掉。将滚动块调整到0%，再点掉上面的钩。对电池不足警报采取同样的操作。4.选择休眠选项卡，去掉休眠支持。5.将TFT的屏幕亮度调整到一半。6.如果C