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三年后无损耗 笔记本长效电池技术解读

发布时间:2011/06/07 13:29 分类:科技世界 作者:pader 点击:3167
科技世界

    【IT168 技术】随着科技的飞速发展,笔记本电脑的诸多方面都有了长足的进步。“移动办公”作为笔记本电脑最原始的初衷,在轻薄类笔记本上得到了尽情的演绎。

三年后无损耗笔记本长效电池技术解读
移动性是笔记本的最原始初衷

  很多用户购买笔记本的目的,就在于移动办公。移动性,包括了两个要素:一是便携性,二是高续航时间。在便携性上,各大厂商花费了极大的代价,在诸多方面尽可能的降低笔记本的重量。在续航时间上,低电压处理器、LED屏幕等低功耗配件,有效降低了整机的功耗,提高续航时间。

  市面上不乏高续航时间的笔记本电脑,不过,众多商务人士还是抱怨不停:自己的笔记本电脑总是续航时间不够,哪怕是购买的高续航类笔记本,用不到两个月,续航时间就从6个小时降到3个小时了。

  摆在我们面前的问题是,刚买来时,续航时间确实很长,但是用一年后,电池的续航时间就会大打折扣甚至只能撑半个小时。“优点不能保持的笔记本,买它有什么用?”纵观笔记本市场,所有的笔记本电脑都是这样。

  因为电池的技术,很多年来,都止步不前。容量上已经够用,但是损耗速度过快的缺点却没有改善。

  我们不禁惊呼:笔记本电池的损耗,实在太快了。如果你购买笔记本的唯一目的,就是移动办公,那你只好花1000多元,再买一块原装电池了。三年下来,笔记本电脑还没坏,电池就换了几块了,这个价钱,够买一台中低端的笔记本了!

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传统的笔记本电池内部

  传统的笔记本电池由锂电池电芯、控制电路、充放电回路、外壳等部分组成。电池的容量损耗过快,有很多原因。其中很大部分的原因是这类电池的固有缺点。

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电芯

  这类电池的耗损分为两种,一种是电芯的物理耗损,也就是锂电芯的耗损;另一种是电池整体的耗损,也就是我们能用软件查看到的那个耗损。两种耗损之间是有关联的,但不完全一致。

  大家都知道电池里有一块保护芯片,这块保护芯片最主要的作用是保证电芯不会过充和过放。过充会导致电芯过热,加速损耗;过放会导致电芯内部的可逆化学反应失效,过放的越厉害,失效的比例越大。

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  为了达到不过充和过放的目的,设计人员会在芯片上配置一个监控程序。这个程序会一直的运作并记录电池的充放电数据,其中包括电池的电压和充放电电流。

  放电时,记录下来的电压和电流数据会被换算成为实测电量,当电池电压接近低限时,监控程序会认为电池的能量消耗殆尽,并对比最大容量和实测容量,如果实测容量小于最大容量那么监控程序便会把最大容量调低,以避免过充。
  因为充电时,芯片是不知道有没有充满的。过放的原理类似,具体的下调幅度就要看厂家的设置了。

  这样设计的最主要目的是照顾电芯的物理损耗。因为电池里有多个电芯,电芯的体质有好有坏,当体质差的电芯开始老化,那么串并联在一起的、体质好的电芯也必须下调容量,整体容量就会成倍下降,这就是电池的整体损耗。假如最大容量没有跟随着最差的电芯调整,那么在放电的过程中很有可能会导致体质差电芯过放,导致整个电池彻底报废。

  总结一下,传统的笔记本电池损耗的原因有:

  1.电芯的固有化学属性,决定了电芯会缓慢老化。

  2.电芯过充、过放会严重损坏电芯,为了不过充和过放,控制电路每次都得下调容量。幅度过大,容量会被人为的降低;幅度过小,电芯会加剧损耗,实际容量下降的更厉害。这是一个矛盾。

  3.多电芯串并联的结构,决定了整体容量要随着最差的电芯调整。

  3年前,Boston-Power公司就开始开发Sonata电池,和传统的理念不同,容量并不是Sonata电池的诉求,其目的就是制造使用中损耗极低的电池。 

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Sonata电芯

  Sonata的电芯,和传统的18650电芯有显著的不同,它更像我们电表里使用的方形电池。以下是采用Sonata电芯和传统电芯的笔记本电池对比图:

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Sonata电池只有3个电芯

  可以发现,Sonata电池,和传统电池比,电池组的电池数量减少到了3个。

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充放电次数和最大容量的函数曲线

  Boston-Power的Sonata型电池充放电次数可以达到1,000次,但性能不会有丝毫下降。这大约相当于现有电池寿命的三倍。那些之前在每部笔记本电脑寿命期内需要使用两到三块电池的高端商业用户,现在只需要一块电池就够了。另外,Sonata型电池只需要30分钟就能充够80%的电量,而充足电量也只需1个小时,电池性能不会有任何下降。现在的电池一般在采用快充模式时也要1个小时才能充够80%的电,而且在充过300此之后,电池的性能会下降60%-80%。

  Sonata设计元素采用了混合氧化物(Co与Mn)阴极化学,其化学反应和传统的锂电池有显著的区别。独立的低启动的CID和特制的PTC,可避免出现电池压力过高现象。新颖的电流中断装置、新型热熔丝、独特的减压阀,以及更安全的封装配置,都使安全性有了明显提高。

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充电函数

  此外,Sonata还具有业界最快的充电速度,在仅仅30分钟内即可充满达80%的容量,这意味着充电时间仅是其它电池的一半或更短。Sonata广泛适用于现有的电池组设计与外形尺寸,只不过原18650电池组的结构是2p3s,而Sonata电池组的结构是3s。

  总结一下,Sonata电池能降低容量损耗速率的原因有:

1.电芯采用全新的混合氧化物阴极化学材料,过充或者过放对于反应链的影响不大。

2.数量更少的电池组(仅为三个),有效容量实际上升,笔者猜测,电芯内部存在缓冲过充和过放的机制。

3.控制电路的改进。笔者猜测,因为电芯数量减少到了3个,有可能控制电路对单个电芯进行独立控制。

  惠普把这种使用Sonata技术的锂离子电池称之为Enviro系列,惠普称这种电池的寿命是大多数笔记本电池的3倍,所以惠普将提供三年质保。

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采用Sonata技术的Enviro系列电池

  惠普最先发售的将是Enviro系列NH493AA#ABA型号电池,这种电池兼容的机型如下:HP Pavilion dv4、dv5、dv6,HP HDX 16、HP G50、G60、G61、G70、G71以及康柏型号Compaq Presario CQ40、CQ45、CQ50、CQ60、CQ61、CQ70、CQ71。

  使用Sonata技术的惠普锂电池售价149.99美元,价格不算便宜。产品将于本月晚些时候开始供货。对于新出厂的机型,惠普将把这种电池作为可选电池组件销售。

  另外,近期华硕也会推出基于Sonata电池技术的笔记本或者电池配件。

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