你的笔记本电脑电池为什么会鼓包

最近好几位同事抱怨公司采购的笔记本电脑电池续航能力衰减太快了,刚买来的时候电量还能够使用半天,过了两个月连2小时都难以支撑,遇上几个会议连续在一起,电脑没电突然关机真是会议中断“神器”。
笔记本电脑电池一般是有3-6块电池通过串联和并联方式组合,串联电池是为了提高电压,并联则是提高容量,笔记的电池管理系统应该算是动力电池BMS的原始雏形。如果你有机会拆开使用多年的笔记本后盖,拆除电池来看一看,你可能会看到电池包膨胀得很严重。

为什么同样是消费类电池,手机、手表等产品却不常见该状况?主要原因还是来自于不同电子产品的使用场景不同,手机、手表类消费者充电一般是一天一充,所以该类产品会更加关注电池的循环次数;笔记本类产品一般都是连接着电源使用,这就导致考验电池的重心有所不同。

1.笔记本电脑连接电源时,使用的是电池还是直接电源

很多人都会好奇,当笔记本电脑连接到电源适配器时,它是直接使用插座供电,还是通过电池供电?了解这一点不仅能解答疑惑,还可以帮助我们更好地保护电池寿命。

笔记本电脑的供电设计 现代笔记本电脑的电源管理系统设计得非常智能。当笔记本电脑连接到电源适配器时,供电电路会优先为电池充电,同时也为电脑供电。一旦电池充满,充电会自动停止,笔记本电脑会直接从电源适配器获取能量,而不是继续使用电池。这种设计确保了电池不会因为过充而损坏,同时可以随时为电脑供电,无需依赖电池。
电池的“循环充电”机制 虽然笔记本电脑的电池不会过充,但它也不会长时间保持完全断开状态。当电池电量因为自放电等原因下降到一定内部阈值时,系统会再次启动充电,确保电池的健康状态。如果你在插电状态下长时间监测电源适配器的电量消耗,会发现电量消耗呈现一定的波动,这正是电池在进行循环充电的表现。
电池和直接供电的切换 笔记本电脑在插电状态下的设计可以随时切换供电模式。如果突然断开电源适配器,电池会立即接管供电,确保电脑的运行不会中断。这种无缝切换主要得益于笔记本电脑内部的电源管理模块,能够在毫秒级时间内完成供电切换。

2.笔记本电池衰退机制

笔记本电脑的使用场景造成电池始终处于100%SOC满充状态下,处于高能量状态下本身对于电池是一个非常不友好的工作条件,高电压的情况下对于电池正极材料是一个极具挑战的考验。正极材料如钴酸锂(LCO),充电时候是锂离子从层间结构脱出,嵌入到负极的石墨中。LCO脱锂是一个电势上升的过程,能量越高越不稳定。

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高电压下LCO发生结构崩解或相变。最常见的就是析氧和钴金属溶出,两者在外部链接电源时会进一步参与反应,如钴离子会在负极侧沉积,并且破坏SEI膜;氧气则可以和电解液反应生成二氧化碳等,这也是为什么笔记本电池在长时间使用后,会看到外形鼓鼓,充满气体的状态。浮充(Float Charging)是笔记本电池非常关注的一个测试指标,是指在电池充满电后,使用恒定的低电压持续为电池提供少量电流,补偿其自放电的过程。浮充广泛应用于备用电源系统(如UPS、不间断电源系统)和通信设备的电池维护,确保电池始终处于可用状态。电池浮充测试的主要目的是评估电池在长时间低电流充电条件下的性能,包括以下几个方面

  • 电池健康状态:检测电池是否能在浮充模式下保持容量和性能。
  • 自放电率:了解电池自放电的程度,确保浮充电流能够有效补偿。
  • 浮充电压稳定性:验证电池在浮充状态下是否能保持设计要求的电压范围。
  • 长期稳定性:评估电池在浮充模式下长期工作的可靠性,观察是否会产生过热、气体析出或容量衰减。

3.如何延长笔记本电池的使用寿命

为了确保电池保持最大容量,建议每月至少使用电池供电一次。锂离子电池没有记忆效应,因此无需每次都将电池完全放电。然而,为了提高电量计的准确性,定期将电池完全放电是有帮助的,能够让电池管理系统重新来标定电量SOC和电压V的关系,让系统能够更加好的估算电量的使用时间。

正确使用电池和电源的小贴士

长期插电使用:如果长时间使用外接电源,可以保持笔记本插电状态,但需要注意环境温度。过高的温度可能会影响电池寿命。

定期断电使用:即使你习惯插电使用电脑,也建议每月让电池独立供电一次,以保持其活性。避免电量过低:锂离子电池不喜欢被完全耗尽电量,尽量在电量低于20%之前充电。当然目前主流的笔记本电脑使用的是钴酸锂正极体系,该体系有着清晰的SOC和电压关系的充放电曲线,不像磷酸铁锂有20-95%的平台电压区间。对于新电脑即使长时间使用,不进行完整充放电不会有太大影响,可随着电脑使用半年以上,由于不同牌子电池的质量跨度挺大,如果你感觉自己的电脑电量确实有下降明显,为了更好的延长电池的使用寿命,定期进行电池的完整循环有利于BMS更好管理能量系统。