笔记本维护全方位透视——电池篇

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  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),随着技术的进步和发展,电池经历了由最初的伏打电池到镍镉电池、镍氢电池、锂电池(包括金属锂电池和锂聚合物电池)和正在发展中的燃料电池等。每一次技术革新不但使电池在容量、重量、使用的方便程度等方面有重大的突破,而且也变得越来越环保。
  如果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”也要靠这块小小的电池来提供能量。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。
  
  一、电池的种类和特性
  
  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。
  
  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。它的发电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500~1000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。
  
  二、电池的内部结构和电池DIY
  
  笔记本电脑电池一般是由外壳、电池组、充放电控制和保护电路(防止过度充电和过度放电)等组成的。
  
  先讲一下构成笔记本电脑电池的核心部件电池组。一般笔记本电池使用的是10.8V或11.1V,而单个电池无法满足要求,因此笔记本电脑电池都是采用多个单体电池串联和并联组成的电池组(如图就是使用两组3个串联后并联而组成的电池组)。至于大家常常在电池的外壳看到的3300mAh、4400mAh等指的是电池的容量,它是指示该电流对电池进行放电时可使用一小时,例如:4400mAh的锂电池可以以4400mA的电流放电一小时。所以该数值越大越好,证明它能工作的时间越长。
  充放电控制和保护电路顾名思义是负责电池的充放电控制和保护的,它工作的原理是这样的,因为锂电池在充电过程中到很接近充满时电压会略微下降一点,所以控制电路检测到这种情况时就认为电池已经充满了,并启动保护电路切断电源以防止过充;放电时电池的电压是基本稳定不变的,只有在电池所剩的电力很少时才会突然下降,当控制电路检测到这种情况就认为电池的电力用完了并通知保护电路切断电源防止因过度放电使电池寿命缩短。
   由于现在的笔记本电池价格一般不便宜,在600~2000元之间,价格可谓高居不下,令不少经常要使用电池的笔记本用户头痛不已。其实一块电池的寿命结束并不代表电池完全没用,因为一般只是其内部的电池组老化或失效造成的,而电路部分一般是完好的,所以只要你肯发挥一下DIY的精神,你就可以节省不少银子。自己更换电池组时一定要有一点物理知识并胆大心细,就是说要敢动手拆开电池,动手时又要小心不要搞坏电路部分,不然你不想买新的都不行了。其实这也是十分简单的,在拆开电池的外壳后你可以看到内部的电池组和电路,这时你仔细观察一下你的电池组的串、并联方式和所使用的电池类型、型号及个数,了解这些后就要去电器市场买回电池组所需的电池单体了,一个锂电池单体一般在20~35元左右。在买电池单体时要注意的是一定要买同品牌、同型号、同批次的产品,因为实验表明多个电池串、并联使用时由于电池单体的细微差异会使某个电池单体提前失效进而影响整个电池组的工作,所以一定要注意。电池买回后当然就是把旧的电池从电池组中逐个用电烙铁焊下来,然后把新的按原样焊回去,不过要提醒一下的是电烙铁的温度要较高,以便焊接过程可以用很短的时间和电池接触,不然会因温度过高而使电池寿命缩短和性能下降。最后把外壳用502之类的胶水封好,装回笔记本上测试一下,如果没问题,那恭喜你大功告成了!
  
  三、电池保养知识
  
  新电池的激活
  在谈到新电池的使用的时候,我们常常会看到这样的观点:“才买的新电池里都会有3%的余电,把电池里的余电用尽,直至关机,然后再用外接电源充电。充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。”
  这种观点究竟是正确还是不正确呢?其实现在大部分的情况下,我们都已经不用那么麻烦地去激活新电池了。这是因为现在多数品牌的电池在出厂的时候已经完成了激活的工作,笔记本电池出厂时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,可锂电池电路本身带有保护电路,该电路的目的就是为了避免电池的过度充放电,一般电池在充满以后,充电的指示灯熄灭的时候,电池就充不进电了,那么你再把电源插头插在上面对电池进行充电还有什么用呢?
  从电池的状况上就能看出电池有没有充电,另外教你一个简单的方法就可以判断出电池有没有在进行充电,电池充电的时候都会有发热现象,当电池充满后一个小时(电源插头不拔),你再去试试电池,看看电池还热不热?结果肯定是冷冰冰的,因为电池不在充放电状态当然不发热。
  笔记本厂商在出厂时都会建议让新电池充电10小时以上。可能就是这句话让有些用户产生了第一种错误的观点,笔者对此的看法是,应该是笔记本厂商考虑到有些新用户在新电池使用时并不能完全掌握充电技巧,干脆直接让他们充10个小时,所以这应该是商家的权宜之策。
  
  充电放电有讲究
   一般的充电电池都是通过化学反应来储存电子能量的,因此它的容量就有可能因为温度、未使用时间的长短、负载环境以及使用次数而受到影响。我们一般会得到这样的建议,电池使用应该每次都将电量全部用完后,让笔记本电脑耗到自动关机再充电,每次都必须充满。
   然而实际的情况是,一般都是当电池用到电脑提示需要充电时再进行充电,当然提示的时间可以自己设定,默认是到3%。不管笔记本使用锂电池还是镍氢电池,这些电池都是具有记忆效应的,镍氢电池具有记忆效应是很明显的,但锂电池同样也会有记忆效应,只是它的记忆效应比镍氢小一些罢了。关于锂电池没有记忆效应的说法,只不过是商家不负责任的夸大广告行为,完全是错误引导。那么既然电池具有记忆效应,那充电的时候就应该注意点,尽量用完再充,不过也不必刻意地说一定要用到电脑自动关机,这样用起来虽然没有什么坏处(因为笔记本电池具有充放电保护,一般笔记本自动关机还达不到电池放电保护的标准),但你感觉这样不累吗?其实低于3%充电这种方式就很好,记忆效应肯定会有的,比起自然损耗来说,应该算不了什么。
  建议你每隔几个月对电池进行一次深度放电以优化电池的性能。具体做法就是用电池供电,一直使用到电池容量为0%(这时系统会自动进入休眠或待机状态,根据BIOS中设置不同)。然后接上交流充电器一直充满到100%为止。
  正确的完全充放电方法是,首先在BIOS中关闭节能选项,然后将Windows的“电源使用方案”中的所有项都选成“从不”,将“报警”选项中的所有钩去掉,当电量剩约5%时即重启电脑,在屏幕显示自检信息时按键盘Pause键暂停,然后关闭屏幕让电池在低电流的情况下放电直到自动关机再充电,一次完全充电即完成。
   要延长电池的寿命,在日常使用中就要注意节能了,你可以在BIOS的电源选项中选择“ Maximum Battery Life”,另外可以在BIOS中关闭一些你不常用的设备(例如并口、红外线等);在Windows中的“电源管理”对话框中选择适合你的电源方案;当然还可以用一些CPU降温软件使CPU降温达到节能的目的。
  术语说明:
  StandBy模式(待机):显示器、硬盘、音频被关闭。按Fn+F3操作。
  Suspend模式(挂起):所有的任务都被停止并且保存到内存中,除了内存之外,所有的设备都被停止。按Fn+F4操作。
  Hibernate模式(休眠):所有的任务被停止,并且内存和当前状态被保存到硬盘中,系统关机。按Fn+F12操作。
  
  外接电源时是否需要拔下电池?
  我们常常会得到这样的建议,在外接电源适配器的时候,就应该将电池拆下来,认为使用电源时,电池放在上边会进行充电,不仅增加充电次数,而且会造成过充的现象,进而影响电池的使用寿命。
  实际的情况是,电池是否拆下来,矛盾主要集中在使用外接电源时电池是否充电这个问题上。要知道,电池的充放电次数直接关系到寿命,一般锂电池设定的充放电次数是固定的,充电次数只有400-600次,经过特殊改进的产品也不过800多次,每充一次电池就向退役前进了一步。第一种观点无非是怕使用电源时,电池放在上边会进行充电,不仅增加充电次数,而且会造成过充。
  不过目前的大品牌机型,充满电的电池放在电脑上,在使用外接电源时不会再充电。其实现在很多笔记本厂商都考虑到电池的易损性,并在产品中加入了对电池的保护技术,因而不同品牌笔记本电池相应的充电保护技术就不同,像一些大的厂商在这方面做得很不错, 如:IBM、惠普、东芝、康柏等。其中考虑最周到的是IBM,IBM的笔记本电脑能够检测电池放电情况,ThinkPad笔记本只会在电池电量低于95%的时候才会自动进行充电。这样能对电池起到很好的保护作用,现在不少其它厂商也纷纷效仿。所以像这样的电池,你在使用的时候就不需要拔下来,因为只有当电量低于95%的时候它才会充电。
  不过即使这样,如果你是长时间使用电脑,还是将电池拆下来比较好,因为笔记本长时间运行时产生的热量会对电池造成一定的伤害。不过另外一些“小品牌”的笔记本电池,可就享受不到这种待遇了,因为它的电池里边就没有采取保护技术。像笔者使用的某品牌的笔记本电脑,如果充满电的电池放在上边,在使用外接电源时肯定要先充一下电,因为电池存放时都会有损耗,不可能达到100%,而只要不是100%,电源接上就充电。 每次外接电源接入就相当于给电池充电一次 ,虽然只是充了一小会时间。所以建议大家在使用的时候根据自已机器的情况而定,查看一下笔记本说明书,选择在使用外接电源时是否将电池拆下。
  
  尽量减少使用电池的次数
  电池的充放电次数直接关系到寿命,每充一次,电池就向退役前进了一步。如果经常在一天中多次插拔电源,且笔记本电脑装有电池,对电池的损坏更大。因为每次外接电源接入就相当于给电池充电一次,电池自然就折寿了。理论上面虽然如此,但是每次拿掉电池是很不方便的,再加上没有电池的情况下,如果突然掉电会导致数据丢失。所以我们并不建议用户要拿掉电池使用笔记本。但是如果客户非常想节省电池,或者绝大多数时间都使用电源,而且能避免断电的危险,则可以选择使用外接电源时将电池取下。
  
  精确地估算电池可用时间
  观察时间,你是否知道电池的可用时间还有多长?那你可以单击Windows任务栏中的电池图标了解有关信息,但它只显示电池剩余电力的百分比。BGAUGE V1.0.1(这个程序可从http://www.skycn.com/soft/2797.html免费获得)是非常方便的小实用工具。它能够在Windows 9x/NT/2000/XP环境下跟踪电池使用状况,记录你的工作方式,并能根据电池目前的充电状态更精确地估算剩余的可用时间。还有一种明晓目前笔记本电脑的电力存量的方法:其实很简单!笔记本电脑执行Windows时,任务栏上会出现一个电池样的小图标,把鼠标指针移到它上面,就会显示出目前电池的残量。只要将鼠标指针移到电池小图标上,就可知道还剩多少电力。用鼠标在电池小图标上点两下,会出现电源计量器,可以更清楚地看到目前电池情形。
  不过当电池有一定的老化之后,Windows中显示的电池电量百分比会不准确,甚至有些电池还是新的时候就会这样,电池到了0%还能使用半小时甚至1小时,或者是电量还有30%就自动关机的实例屡见不鲜,这是因为Windows的电源管理设计并不能兼容所有的电池所致。尤其是二手笔记本电脑的电池更加容易有这样的问题。这并不代表电池有问题,最好是能够自己用Battery Mark或者PCMark2002测试一下确定实际的时间(需要关闭所有的节电选项以免Windows自作聪明地干预)。
  
  笔记本电脑中各个硬件的耗电情况从大到小作一个简单的排序是:“LCD、光驱、硬盘、中央处理器和内存、其它(接口、外部设备等)”。
  这里不得不提一下的是显示屏。LCD的亮度完全来自安置在屏板后部的背灯管,因此可想而知,灯管亮度的高低所带来的耗电量是绝对不会相同的。所以如果是使用电池供电,在视觉允许的范围内,尽可能地调低显示屏的亮度是可以节省一些电能的。而使用全黑色的背景相对于那些花哨的背景的确可以降低对系统的耗用,但是这样做所节省的电能是微乎其微的,而且也并不是LCD所带来的,因为无论背景是怎样的,就LCD的亮度而言是没有任何变化的。因此,建议大家在离开电脑的时候可以选择将LCD关闭,或者使用休眠功能,甚至是关闭电脑。
  同时,在对内存的问题上DDR要比SDRAM省电,因为DDR内存的工作电压是2.5v,而普通SDRAM内存为3.3v。所以建议大家购机时注意最好挑DDR内存!
  
  经过以上的操作之后,电池的使用时间大概可以延长相对以前来讲较长的时间了,听起来似乎觉得优化的作用没有那么明显,但千万可不要小瞧这段时间,也许它就在最关键的时刻成为电脑中重要资料的救命稻草。保护电池不等于处处担心或是不用电池,只要注意使用环境的温度、注意正确的充放电方式、注意合适的存储方式、正确使用电源适配器等,在合理操作的前提下就可以放心大胆地使用了!
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