笔记本电池换芯18650详解.docx

笔记本电池换芯18650详解.docx

《笔记本电池换芯18650详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《笔记本电池换芯18650详解.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

笔记本电池换芯18650详解

18650

　18650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。

　　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。

　　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

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

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

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）EV2300

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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

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

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。

示波器（左）和万用表（右）

逻辑分析仪

   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

分容柜管理软件

内阻仪

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。

点焊机

用点焊机和镍片将电芯组合到一起

   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

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。

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

   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

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。

笔记本电池电芯

笔记本电池电芯报价

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=====LixC6

3.2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。

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:

1496

a）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:

1417.5

a） 负极黏度控制5000-6000cps（温度25转子3）

b） 水重量需要适当调节，达到黏度要求为宜；

c） 特别注意温度湿度对黏度的影响

2.正负极混料

★  石墨：

负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造

石墨两大类。

              非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中分散；不易吸水，也不易在水中分散。

被污染的石墨，在水中分散后，容易重新团聚。

一般粒径D50为20μm左右。

颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。

★ 导电剂：

提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。

提高反应深度及利用率。

防止枝晶的产生。

利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。

（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。

★ 添加剂：

降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。

增稠剂/防沉淀剂（CMC）：

高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。

异丙醇：

弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。

乙醇：

弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链，提高粘结强度

（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。

★水性粘合剂（SBR）：

将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。

增稠剂/防沉淀剂（CMC）：

高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。

★负极引线：

由铜箔或镍带制成。

去离子水（或蒸馏水）：

稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动性。

2.1正极混料

?

 原料的掺和：

（1）粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。

（2）钴酸锂和导电剂球磨：

使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。

配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。

?

 干粉的分散、浸湿：

（1）原理：

固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。

当润湿角≤90度，固体浸湿。

当润湿角＞90度，固体不浸湿。

正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。

（2）分散方法对分散的影响：

A、静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原有结构）；

B、搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别

材料的自身结构）。

1、搅拌桨对分散速度的影响。

搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。

一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。

2、搅拌速度对分散速度的影响。

一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。

3、浓度对分散速度的影响。

通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。

4、浓度对粘结强度的影响。

浓度越大，柔制强度越大，粘接强度

越大；浓度越低，粘接强度越小。

5、真空度对分散速度的影响。

高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

6、温度对分散速度的影响。

适宜的温度下，浆料流动性好、易分散。

太热浆料容易结皮，太冷浆料的流动性将大打折扣。

?

 稀释。

将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。

2.1.1原料的预处理

（1）钴酸锂：

脱水。

一般用120oC常压烘烤2小时左右。

（2）导电剂：

脱水。

一般用200oC常压烘烤2小时左右。

（3）粘合剂：

脱水。

一般用120-140oC常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。

（4）NMP：

脱水。

使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。

2.1.2物料球磨

a）将LiCoO2Super-P倒入料桶，同时加入磨球（干料：

磨球=1:

1），在滚瓶及上进行球磨，转速控制在60rmp以上；

b）4小时结束，过筛分离出球磨；

2.1.3操作步骤

a）将NMP倒入动力混合机（100L）至80℃,称取PVDF加入其中，开机；

参数设置：

转速25±2转/分，搅拌115-125分钟；

b）接通冷却系统，将已经磨号的正极干料平均分四次加入，每次间隔28-32分钟，第三次加料视材料需要添加NMP，第四次加料后加入NMP；

动力混合机参数设置：

转速为20±2转/分

c）第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌，时间为480±10分钟；

动力混合机参数设置：

公转为30±2转/分，自转为25±2转/分；

d） 真空混合：

将动力混合机接上真空，保持真空度为-0.09Mpa，搅拌30±2分钟；

动力混合机参数设置：

公转为10±2分钟，自转为8±2转/分

e） 取250-300毫升浆料，使用黏度计测量黏度；

测试条件：

转子号5，转速12或30rpm，温度范围25℃；

f） 将正极料从动力混合机中取出进行胶体磨、过筛，同时在不锈钢盆上贴上标识，与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。

2.1.4注意事项

a） 完成，清理机器设备及工作环境；

b） 操作机器时，需注意安全，避免砸伤头部。

2.2负极混料

2.2.1原料的预处理：

（1）石墨：

A、混合，使原料均匀化，提高一致性。

B、300~400℃常压烘烤，除去表面油性物质，提高与水性粘合剂的相容能力，修圆石墨表面棱角（有些材料为保持表面特性，不允许烘烤，否则效能降低）。

（2）水性粘合剂：

适当稀释，提高分散能力。

★ 掺和、浸湿和分散：

（1）石墨与粘合剂溶液极性不同，不易分散。

（2）可先用醇水溶液将石墨初步润湿，再与粘合剂溶液混合。

（3）应适当降低搅拌浓度，提高分散性。

（4）分散过程为减少极性物与非极性物距离，提高势能或表面能，所以为吸热反应，搅拌时总体温度有所下降。

如条件允许应该适当升高搅拌温度，使吸热变得容易，同时提高流动性，降低分散难度。

（5）搅拌过程如加入真空脱气过程，排除气体，促进固-液吸附，效果更佳。

（6）分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容

★ 稀释：

将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。

2.2.2物料球磨

a）将负极和Super-P倒入料桶同时加入球磨（干料：

磨球=1:

1.2）在滚瓶及上进行球磨，转速控制在60rmp以上；

b）4小时结束，过筛分离出球磨；

2.2.3操作步骤

a） 纯净水加热至至80℃倒入动力混合机（2L）

b）加CMC，搅拌60±2分钟；

动力混合机参数设置：

公转为25±2分钟，自转为15±2转/分；

c）加入SBR和去离子水，搅拌60±2分钟；

动力混合机参数设置：

公转为30±2分钟，自转为20±2转/分；

d）负极干料分四次平均顺序加入，加料的同时加入纯净水，每次间隔28-32分钟；

动力混合机参数设置：

公转为20±2转/分，自转为15±2转/分；

e）第四次加料30±2分钟后进行高速搅拌，时间为480±10分钟；

动力混合机参数设置：

公转为30±2转/分，自转为25±2转/分；

f） 真空混合：

将动力混合机接上真空，保持真空度为-0.09到0.10Mpa，搅拌30±2分钟；

动力混合机参数设置：

公转为10±2分钟，自转为8±2转/分

g） 取500毫升浆料，使用黏度计测量黏度；

测试条件：

转子号5，转速30rpm，温度范围25℃；

h） 将负极料从动力混合机中取出进行磨料、过筛，同时在不锈钢盆上贴上标识，与拉浆设备操作员交接后可流入拉浆作业工序。

2.2.4注意事项

a） 完成，清理机器设备及工作环境；

b） 操作机器时，需注意安全，避免砸伤头部。

★ 配料注意事项：

1、防止混入其它杂质；

2、防止浆料飞溅；

3、浆料的浓度（固含量）应从高往低逐渐调整，以免增加麻烦；

4、在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底，确保分散均匀；

5、浆料不宜长时间搁置，以免沉淀或均匀性降低；

6、需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入，以免组分材料性质变化；

7、搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主；搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换，无法更换的可将转速由慢到快进行调整，以免损伤设备；

8、出料前对浆料进行过筛，除去大颗粒以防涂布时造成断带；

9、对配料人员要加强培训，确保其掌握专业知识，以免酿成大祸；

10、配料的关键在于分散均匀，掌握该中心，其它方式可自行调整。

3.电池的制作

3.1 极片尺寸

3.2 拉浆工艺

a） 集流体尺寸

正极（铝箔），间歇涂布

负极（铜箔），间歇涂布

b） 拉浆重量要求

电极 第一面双面    重量（g）面密度（mg/cm2）重量（g）面密度（mg/cm2）

…

3.3 裁片

a） 正极拉浆后进行以下工序：

裁大片 裁小片 称片（配片） 烘烤 轧片 极耳焊接

b） 负极拉浆后进行以下工序：

裁大片 裁小片 称片（配片） 烘烤 轧片 极耳焊接

3.4轧片要求

电极 压片后厚度（mm） 压片后长度（mm）

正极 0.125-0.145 362-365

负极 0.125-0.145 400-403

3.5配片方案

序号 正极重量（克） 负极重量（克） 备注

1 5.49-6.01 2.83-2.86 正极可以和重1-2个档次的负极进行配片

2 6.02-6.09 2.87-2.90 

3 6.10-6.17 2.91-2.94 

4 6.18-6.25 2.95-2.98 

5 6.26-6.33 2.99-3.01 

6 6.34-6.41 3.02-3.05 

3.6极片烘烤

电极 温度 时间（小时） 真空度

正极 120±5 6-10 ≦-0.09Mpa

负极 110±5 6-10 ≦-0.09Mpa

备