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2024年7月3日发(作者：)

第八章 笔记本电池介绍

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

本文标签： 电池充电笔记本

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