笔记本电池换芯(18650)详解

11865018650型锂电电子产品中比较常用的锂电池，常在笔记本电脑的电池中作为电芯使用。其型号的定义法则为：如18650型，即指电池的直径为18mm，长度为65mm，圆柱体型的电池。锂是一种金属元素，为什么我们要把他叫锂电池呢？因为它的正极是以“钴酸锂”为正极材料的电池，当然现在市场上有很多的电池，有磷酸铁锂，锰酸锂等为正极材料的电池。18650型锂电池单节标称电压一般为：3.7V充电电压一般为：4.20V最小放电终止电压一般为：2.75V最大充电终止电压：4.20V直径：18±0.2mm高度：65±2.0mm容量：1000mAh以上目前全球生产此型号锂电池最大的厂商有日本的三洋（已被松下收购）、松下、三星、索尼等，索尼公司就曾为臭名昭著的笔记本电池爆炸事件而大伤脑筋过。2笔记本电脑用的锂电池首先介绍一下笔记本电脑用的18650电芯通常容量为2200mAh（毫安时），可解释为：以3.7V电压、2200mA（毫安）电流供电，可以使用1小时（hour）。更高规格的容量为2400mAh、2600mAh（三洋电芯居多，索尼的笔记本多数采用2600mAh的规格）。以下以常见的3.7V/2200mAh电芯为例。一、通常说的三芯电池即三节18650电芯串联而形成的电池组。该电池组最终标示参数为11.1V/2200mAh。11.1V＝3.7V×3，串联时输出电流不变仍为2200mAh。也有标10.8V的，即单个电芯有电压降产生导致总电压降低。现在市面流行的上网本多为此规格电池组。二、四芯电池有2种情况：四个串联和两串两并。四个串联电池组最终标示参数为：14.8V/2200mAh。14.8V＝3.7V×4，串联时输出电流不变仍为2200mAh。两串两并即四个电芯分两组，两两串联后再并联，电池组最终标示参数为：7.4V/4400mAh。7.4V＝3.7V×2，输出电流为4400mAh＝2200mAh×2。现在市面中等尺寸的笔记本（12.1寸、13.3寸等）多为此规格电池组。三、六芯电池，一般为三串两并，即六个电芯分两组各三个，三三串联后再并联。该电池组最终标示参数为11.1V/4400mAh。11.1V＝3.7V×3，输出电流为4400mAh＝2200mAh×2。一些高规格的笔记本多用六芯电池。当然还有六芯以上的电池，如九芯的等。3如何看笔记本电脑的电池容量看了这么多，有买笔记本的朋友会问，电池容量到底该怎么看？四芯电池中四个串联（14.8V/2200mAh）和两串两并（7.4V/4400mAh）的是一样的，为什么一个写2200，一个写4400？这里就要引出一个概念，大家都知道家里电器的消耗电力是按“度”计算的，1度＝1000Wh（瓦-小时）。但笔记本电池电量较小，用“度”来测量显然不合理，所以现在国际上通用的是“Wh”（瓦-小时，即千分之一度）。学过物理的朋友都知道，W（瓦，功率单位）＝V（伏，电压单位）×A（安，电流单位），所以，大家可以计算出来18650电芯容量为3.7V×2200mAh＝8.14Wh，从而知道三芯电池容量8.14×3＝24.42Wh，四芯电池容量8.14×4＝32.56Wh，六芯电池容量为8.14×6＝48.84Wh。而这些数据正好等于电池组标示参数的乘积。以六芯为例，48.84Wh＝11.1V×4400mAh。看到这里，大家应该都知道如何看笔记本电脑的电池容量了，不是看后面的mAh，而是计算出Wh。现在笔记本电脑大厂正在根据航空法规定，将电池的容量Wh明确标示在电池组上了。一般索尼电芯为绿皮黑头，电池容量在2400mah~2600mah。三洋电芯红皮绿头容量为2400mah，红皮浅蓝头电量为2600mah。笔记本电池换芯详解4对于笔记本电脑来说，电池的重要性不言而喻。如果没有电池，笔记本电脑也就变成台式机或者一体机了。笔记本电池内部由电芯和保护板组成，电芯负责蓄电工作，保护板负责安全工作。电芯属于消耗品，每用一次都会造成容量上的衰减，它的好坏直接决定笔记本电池的好坏。笔记本电池续航时间变短、笔记本电池无法使用、笔记本电池突然掉电(比如：电池电量突然从40%降到10%)、笔记本电池充不满电(比如：电池电量充到30%-40%，就不动了)、笔记本电脑在电池电量还有很多剩余的情况下突然关机，以上种种情况都可能是电芯容量下降或电芯损坏引发的。当然，也有可能是因为保护板硬件损坏，只不过这种可能性非常小。笔记本电池电芯5检测故障原因首先，我们要使用专业仪器检测故障原因。检测电池故障的仪器有很多种，比如：TexasInstruments的产品、MAX的产品、Ateml的产品，甚至还有一些个人自制的产品。我们公司最常用的是TexasInstruments(美国德州)EV2300。使用专业仪器和相关软件检测故障原因6检测电池故障的仪器有很多种我们公司最常用的是TexasInstruments(美国德州)EV23007一旦检测出电池有故障，就要准备给笔记本电池换电芯了网上流传着一种说法——笔记本电池出现故障，可以通过放入冰箱或者深度充放电或者脉冲电流激活等方法，进行修复。这种说法是错误的。如果是镍氢电池或镍镉电池，确实可以通过深度充放电的方法，进行部分修复(无法完全修复)。但是我们现在使用的笔记本电脑，配备的大都是锂电池。锂电池出现故障，基本都是因为电芯正负极材料发生崩解。这种情况是不可逆的，所以无法通过上述方法修复。只能通过更换电芯和解密解锁，进行修复。对笔记本电池进行拆解给笔记本电池换电芯之前，首先要向大家介绍一下笔记本电池的构造。8笔记本电池可以分为3个部分：壳、电芯组和保护板一般来说，笔记本电池可以分为3个部分：壳、电芯组和保护板。9壳壳，也就是笔记本电池的外壳。按照粘合方式的不同，可以分为：卡扣型、超声波粘合型和胶水粘合型。10电芯组电芯组，也就是把电芯通过并联、串联的方式组合到一起。按照并联、串联组合方式的不同，可以分为：2并3串(最常见)、2并4串、2并2串、3并3串和3并4串(比较少见)。注：2并3串就是指，先把2个电芯并联到一起，再把3组像这样并联到一起的电芯串联起来。2并3串总共6个电芯，也就是我们通常说的6芯锂电池。11保护板保护板，也就是一块基于SBS1.1协议的电路板，具有电量监测管理功能和充放电管理功能。保护板解密解锁的意义保护板，是一块基于SBS1.1协议的电路板，上面有3个芯片，分别为：电池计量监测管理芯片、充放电管理芯片和串行EEPROM存储芯片。12保护板保护板正面设有电池计量监测管理芯片和充放电管理芯片13保护板背面设有串行EEPROM存储芯片对保护板解密和解锁是两个不同的工作。简单来说，只有先解密才能进入电池管理系统，只有对电池管理系统解锁才能更改电池各项参数和使用信息。如果只换电芯、不解锁，则无法修复或无法达到令人满意的效果(比如：电池只能充到最后一次记录下来的满充容量、电池管理信息会显示维修之前使用过的次数)。对保护板解密解锁我们使用专业设备和相关软件对保护板进行解密解锁。当然，要根据电池管理芯片设计厂家的不同，选用相应的设备。14使用专业设备和相关软件对保护板进行解密解锁根据电池管理芯片设计厂家的不同，选用相应的设备15根据电池管理芯片设计厂家的不同，选用相应的设备保护板解密解锁相关软件16编程器如果保护板硬件损坏，我们还要用到示波器、万用表和逻辑分析仪。17示波器(左)和万用表(右)逻辑分析仪18搞定保护板之后，就该处理电芯了。下面，我就为大家介绍一下电芯的分选、搭配和组合。电芯的分选、搭配和组合首先，我们要使用分容柜和内阻仪对电芯的容量、内阻、电压进行分选，挑出各方面参数都比较相近的进行配组。分容柜19分容柜管理软件内阻仪20挑出各方面参数都比较相近的进行配组然后，我们会使用点焊机和镍片，将电芯组合到一起。21点焊机用点焊机和镍片将电芯组合到一起22有镍片，就有镀镍片。镀镍片的主要材料是铁，其实就是在铁片上薄薄的镀了一层镍。我们公司使用的都是镍片，厚度在0.14mm，镀镍铁片的厚度只有0.1mm，两者单位重量下的成本差距高达60多倍。我们公司使用的镍片，全都采用圆角设计23平头镍片和圆角镍片说到镍片，有个小窍门可以跟大家分享一下。我们公司使用的镍片，全都采用圆角设计。与常见的平头镍片相比，圆角镍片具有防刺穿等优点，可以有效地避免短路现象。笔记本电池的组装对保护板解密解锁、对电芯组合完毕之后，就可以把壳、保护板和电芯组装到一起了。24把壳、保护板和电芯组装到一起把壳、保护板和电芯组装到一起25组装过程中，维修人员要保持认真严谨的工作态度。优质材料26劣质材料笔记本电池组装，最好使用绝缘性良好的材料。请大家看上面两张图片，前者是进口的绝缘材料，具有耐高温、防穿刺、抗老化等优点；后者是美纹纸，绝缘性差，成本比前者低数十倍。粘壳之后，检测没有问题，就可以交给用户了。笔记本电池电芯报价维修过后的电池，跟新出厂的电池差不多，需要进行首次充放电校准。我们建议用户：先充电10个小时(充电过程中，可以开机工作)，充电10小时以后把电放完。循环执行上述步骤2-3次，即可达到最佳使用效果。27笔记本电池电芯笔记本电池电芯报价28锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0负极构造石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极3.0工作原理3.1充电过程：一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。正极上发生的反应为LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)负极上发生的反应为6C+XLi++Xe=====LixC63.2电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。29二工艺流程1.正负极配方1.1正极配方（LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极）LiCoO2(10μm):93.5%其它：6.5%如Super-P:4.0%PVDF761:2.5%NMP（增加粘结性）:固体物质的重量比约为810:1496a)正极黏度控制6000cps(温度25转子3)；b)NMP重量须适当调节，达到黏度要求为宜；c)特别注意温度湿度对黏度的影响?钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10-11左右。锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。?导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为2-5μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳30复配；通常为中性。?VDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。?NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。?正极引线：由铝箔或铝带制成。1.2负极配方（石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极）负极材料：94.5%Super-P:1.0%SBR:2.25%CMC:2.25%水：固体物质的重量比为1600:1417.5a)负极黏度控