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深度解讀筆記本長效電池技術
摘要: 很多用戶購買筆記本的目的,就在于移動辦公。移動性,包括了兩個要素:一是便攜性,二是高續航時間。在便攜性上,各大廠商花費了極大的代價,在諸多方面盡可能的降低筆記本的重量。在續航時間上,低電壓處理器、LED屏幕等低功耗配件,有效降低了整機的功耗,提高續航時間。
Abstract:
Key words :

很多用戶購買筆記本的目的,就在于移動辦公。移動性,包括了兩個要素:一是便攜性,二是高續航時間。在便攜性上,各大廠商花費了極大的代價,在諸多方面盡可能的降低筆記本的重量。在續航時間上,低電壓處理器、LED屏幕等低功耗配件,有效降低了整機的功耗,提高續航時間。

  市面上不乏高續航時間的筆記本電腦,不過,眾多商務人士還是抱怨不停:自己的筆記本電腦總是續航時間不夠,哪怕是購買的高續航類筆記本,用不到兩個月,續航時間就從6個小時降到3個小時了。

  擺在我們面前的問題是,剛買來時,續航時間確實很長,但是用一年后,電池的續航時間就會大打折扣甚至只能撐半個小時。“優點不能保持的筆記本,買它有什么用?”縱觀筆記本市場,所有的筆記本電腦都是這樣。

  因為電池的技術,很多年來,都止步不前。容量上已經夠用,但是損耗速度過快的缺點卻沒有改善。

  我們不禁驚呼:筆記本電池的損耗,實在太快了。如果你購買筆記本的唯一目的,就是移動辦公,那你只好花1000多元,再買一塊原裝電池了。三年下來,筆記本電腦還沒壞,電池就換了幾塊了,這個價錢,夠買一臺中低端的筆記本了。

  

 

  傳統的筆記本電池內部

  傳統的筆記本電池由鋰電池電芯、控制電路、充放電回路、外殼等部分組成。電池的容量損耗過快,有很多原因。其中很大部分的原因是這類電池的固有缺點。

  

 

  電芯

  這類電池的耗損分為兩種,一種是電芯的物理耗損,也就是鋰電芯的耗損;另一種是電池整體的耗損,也就是我們能用軟件查看到的那個耗損。兩種耗損之間是有關聯的,但不完全一致。

  大家都知道電池里有一塊保護芯片,這塊保護芯片最主要的作用是保證電芯不會過充和過放。過充會導致電芯過熱,加速損耗;過放會導致電芯內部的可逆化學反應失效,過放的越厲害,失效的比例越大。

  

 

  為了達到不過充和過放的目的,設計人員會在芯片上配置一個監控程序。這個程序會一直的運作并記錄電池的充放電數據,其中包括電池的電壓和充放電電流。

  放電時,記錄下來的電壓和電流數據會被換算成為實測電量,當電池電壓接近低限時,監控程序會認為電池的能量消耗殆盡,并對比最大容量和實測容量,如果實測容量小于最大容量那么監控程序便會把最大容量調低,以避免過充。

  因為充電時,芯片是不知道有沒有充滿的。過放的原理類似,具體的下調幅度就要看廠家的設置了。

  這樣設計的最主要目的是照顧電芯的物理損耗。因為電池里有多個電芯,電芯的體質有好有壞,當體質差的電芯開始老化,那么串并聯在一起的、體質好的電芯也必須下調容量,整體容量就會成倍下降,這就是電池的整體損耗。假如最大容量沒有跟隨著最差的電芯調整,那么在放電的過程中很有可能會導致體質差電芯過放,導致整個電池徹底報廢。總結一下,傳統的筆記本電池損耗的原因有:

 

  1.電芯的固有化學屬性,決定了電芯會緩慢老化。

  2.電芯過充、過放會嚴重損壞電芯,為了不過充和過放,控制電路每次都得下調容量。幅度過大,容量會被人為的降低;幅度過小,電芯會加劇損耗,實際容量下降的更厲害。這是一個矛盾。

  3.多電芯串并聯的結構,決定了整體容量要隨著最差的電芯調整。

  3年前,Boston-Power公司就開始開發Sonata電池,和傳統的理念不同,容量并不是Sonata電池的訴求,其目的就是制造使用中損耗極低的電池。

  

 

  Sonata電芯

  Sonata的電芯,和傳統的18650電芯有顯著的不同,它更像我們電表里使用的方形電池。以下是采用Sonata電芯和傳統電芯的筆記本電池對比圖:

  

 

  Sonata電池只有3個電芯

  可以發現,Sonata電池,和傳統電池比,電池組的電池數量減少到了3個。

  

充放電次數和最大容量的函數曲線

 

  Boston-Power的Sonata型電池充放電次數可以達到1,000次,但性能不會有絲毫下降。這大約相當于現有電池壽命的三倍。那些之前在每部筆記本電腦壽命期內需要使用兩到三塊電池的高端商業用戶,現在只需要一塊電池就夠了。另外,Sonata型電池只需要30分鐘就能充夠80%的電量,而充足電量也只需1個小時,電池性能不會有任何下降。現在的電池一般在采用快充模式時也要1個小時才能充夠80%的電,而且在充過300此之后,電池的性能會下降60%-80%。

  Sonata設計元素采用了混合氧化物(Co與Mn)陰極化學,其化學反應和傳統的鋰電池有顯著的區別。獨立的低啟動的CID和特制的PTC,可避免出現電池壓力過高現象。新穎的電流中斷裝置、新型熱熔絲、獨特的減壓閥,以及更安全的封裝配置,都使安全性有了明顯提高。

  

 

  充電函數

  此外,Sonata還具有業界最快的充電速度,在僅僅30分鐘內即可充滿達80%的容量,這意味著充電時間僅是其它電池的一半或更短。Sonata廣泛適用于現有的電池組設計與外形尺寸,只不過原18650電池組的結構是2p3s,而Sonata電池組的結構是3s。

  總結一下,Sonata電池能降低容量損耗速率的原因有:

  1.電芯采用全新的混合氧化物陰極化學材料,過充或者過放對于反應鏈的影響不大。

  2.數量更少的電池組(僅為三個),有效容量實際上升,筆者猜測,電芯內部存在緩沖過充和過放的機制。

  3.控制電路的改進。筆者猜測,因為電芯數量減少到了3個,有可能控制電路對單個電芯進行獨立控制。

  惠普把這種使用Sonata技術的鋰離子電池稱之為Enviro系列,惠普稱這種電池的壽命是大多數筆記本電池的3倍,所以惠普將提供三年質保。

  

 

  采用Sonata技術的Enviro系列電池

  惠普最先發售的將是Enviro系列NH493AA#ABA型號電池,這種電池兼容的機型如下:HP Pavilion dv4、dv5、dv6,HP HDX 16、HP G50、G60、G61、G70、G71以及康柏型號Compaq Presario CQ40、CQ45、CQ50、CQ60、CQ61、CQ70、CQ71。

  使用Sonata技術的惠普鋰電池售價149.99美元,價格不算便宜。產品將于本月晚些時候開始供貨。對于新出廠的機型,惠普將把這種電池作為可選電池組件銷售。

  另外,近期華碩也會推出基于Sonata電池技術的筆記本或者電池配件。

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