1.3.7 供电电池
电池是笔记本电脑实现移动办公的主要支持部件之一,它能够在没有外接适配器供电的情况下为电脑系统供电。电池本身就好比一个存储能量的池子,在有外接适配器电源对其充电时,电能被转换为化学能量存储起来,直到充满为止;在没有外接电源且需要提供电源时,再将先前存储的化学能量转换为电能,为电脑主机供电。
笔记本电脑电池从镍镉(Ni-Cd)、镍氢(Ni-MH)发展到现在最主流的锂离子(Li-ion)及未来可以预见的燃料电池,经历了几代,无论体积、容量还是安全性都发生了很大的变化。燃料电池的概念视图如图1-26所示。
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图1-26 燃料电池的概念视图
最早的笔记本电脑电池电芯几乎都采用镍镉材料,由于当时的电池技术不够先进,所以镍镉电池有很多令人头疼的缺点,如体积大、容量小、寿命短和有记忆效应等不足。目前,镍镉电池基本上已经被淘汰。接下来,笔记本电脑开始采用镍氢电池,这种电池具有较好的性价比和较大的功率输出。同时,镍氢也是一种较为环保的电池材料,易于回收再利用,对环境造成的负面影响也较小。不过与锂离子电池相比,它具有充电时间长、重量较重、容量较小等缺点。此外,它还有一定的记忆效应,通常认为使用者必须用尽电池电量后,才能对其充电。
镍氢电池很快被锂离子电池替代。锂离子电池具有体积小、重量轻、自放电率低、无记忆效应、储能密度大、可随时充电并且持续放电时间长等优点,目前笔记本电脑普遍采用这种材料电池。尽管如此,锂离子电池在使用一段时间后仍然会有电池容量降低、供电时间变短的情况,通常认为是由于电池正、负极材料活性的钝化,以及在电池充/放电过程中出现的化学反应而生成的其他化合物所致。锂离子电池的使用寿命也受电池的使用时间和充/放电次数的限制。由此看来,目前PC业界还没有十全十美的笔记本电脑电池。
下面列出了笔记本电脑电池产品的主要规格参数特性,供各位朋友参考。
电芯数量
打开笔记本电脑电池的外壳,可以一睹电池内部的“庐山真面目”,它通常是由若干圆柱形电池芯串并联后组成的供电电芯组。电池电芯很像我们常见到的5号干电池。电芯本身输出电压、容量的大小和电芯数量的多少,直接影响笔记本电脑电池的输出电压高低与容量大小。除此之外,还能看到电池的相关控制电路模块,后续章节会有较详细的介绍。
如图1-27所示为典型的电池内部结构示意图,供读者朋友参考。
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图1-27 典型电池内部结构示意图
注意:电池厂商出于对使用者人身及其他安全的考虑,通常不会给用户提供拆卸界面,非专业维修人员不允许拆装!
输出范围
常见的笔记本电脑电池电压的输出范围是10~18V。若以锂离子电池为例,一节锂离子电池电芯的电压为3.6V左右,为了达到笔记本电脑主机工作所需要的电压,通常采用电芯串联的方式,如果电池的额定电压是10V左右,则可以采用3节电芯串联的方式。同理,为了满足系统电池电流的输出规格,可以采用电池电芯并联的方式。其他规格的电池组成方式以此类推即可。
电池容量
电池容量作为同类电池性能参数最重要的性能指标之一,通常以放电的能力,即毫安小时(mAh)来衡量,如标称4800mAh等,数值越大,通常电池的容量就越大。电池标称容量的大小直接关系到笔记本电脑的续航时间,但也不能一概而论,电池的续航时间还与电脑的硬件配置及使用环境有很大关系。笔记本电脑的锂离子电池,通常采用3组电芯并联的方式来提高电池容量,一般情况下可以达到4500~6000mAh。如图1-28所示为典型笔记本电脑电池外观视图。
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图1-28 典型笔记本电脑电池外观视图
和传统笔记本电脑采用的可插拔电池模组不同,Intel首推的“超级本”普遍采用内置供电电池,对普通用户来说,电池内置在电脑主机中并不可见。这种采用扁平封装形式的电池除了具有普通锂离子电池的相关特点外,还具备更高的能量体积比,即在和传统电池相同体积的条件下,这种电池具备更高的电功率输出,较好地节约了超级本宝贵的空间。如图1-29所示为超级本中的新型扁平电池封装视图。
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图1-29 超级本中的新型扁平电池封装视图