Аккумуляторные батареи

С каждым годом всё возрастают требования к длительности работы без подзарядки при одновременном усложнении устройств в технологическом плане, увеличении их многофункциональности и, соответственно, растущем энергопотреблении. Батареи постоянно усовершенствуются, например, литий-ионная батарея, изобретенная в 1991 году корпорацией Sony претерпела множество доработок к текущему моменту. На её основе была разработана также самая современная из батарей – литий-полимерная.

Итак, что же собой представляет современная батарея для ноутбука.

Батарея современного ноутбука: это как правило 6-8 химических элементов на основе лития, называемых литий-полимерными или литий-ионными элементами, а также микропроцессорный контроллер, полностью отвечающий за состояние и режим работы батареи.

Внешний вид литий-полимерного элемента MacBook Pro.

Аккумуляторная батарея состоит из 6 таких элементов.

Отдельный элемент представляет из себя герметично запаянный пакет, в котором находятся два электрода: отрицательный электрод изготавливается из углеродных материалов, таким образом что ионы лития раздвигают слои углеродной матрицы, располагаясь между ними; положительный заряд создаётся из литированных оксидов кобальта, никеля или литий-марганцевой шпинели (кристаллический материал). Таким образом, процессы заряда-разряда сводятся к переносу ионов лития с одного электрода на другой. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Отсюда и название литий-полимерный элемент. Такая конструкция аккумулятора обеспечивает достаточно большую электрическую ёмкость при относительно малом объеме и весе по сравнению с конструкциями никель-металлгидридных аккумуляторов, которые ранее повсеместно применялись в ноутбуках.

Сами по себе эти элементы не обладают “эффектом памяти”, но очень капризны в том, что касается процесса зарядки и разрядки, поэтому все современные аккумуляторы снабжены микропроцессорным контроллером, который отвечает за параметры работы аккумуляторной батареи.

Основные параметры, которые отслеживает и фиксирует контроллер это: рабочая температура батареи, напряжение каждого элемента, ток заряда и внутреннее сопротивление. Помимо этого в памяти контроллера хранится количество циклов “заряд-разряд”, серийный номер, дата изготовления и наименование производителя батареи. На основании измеренных данных контроллер подсчитывает текущую ёмкость батареи и сообщает её микропроцессору компьютера. Таким образом, мы можем видеть текущую информацию о батарее в свойствах компьютера (сведения о батарее).

Основной особенностью современных микроконтроллеров является возможность блокирования функции заряда и разряда батареи при критическом изменении каких-либо параметров (критическое значение внутреннего сопротивления, замораживание батареи до минусовых температур, слишком глубокий разряд батареи и пр). Это обусловлено тем, что батарея – один из немногих элементов компьютера, который может воспламениться при неправильной работе. Одной из частых причин блокировки контроллера являются ошибки в программном обеспечении. С другой стороны, батарея может оставаться абсолютно работоспособной при химической деградации элементов. При химической деградации элементов внутри элемента начинается реакция с газообразованием, что приводит к раздуванию пакета.

Ремонт аккумуляторных батарей с деградировавшими элементами не ограничивается только заменой элементов, так как при кратковременном отключении одного из них,  контроллер выполняет блокировку. Поэтому в связи с заменой элементов требуется разблокирование контроллера, а также изменение значений в памяти, отвечающих за состояние аккумуляторной батареи (остаточной ёмкости и прочих).

После разблокировки необходимо произвести калибровку параметров аккумуляторной батареи полностью её зарядив и разрядив несколько раз, чтобы контроллер смог измерить все параметры, необходимые для правильной работы батареи.

Разблокировка контроллера производится исключительно с помощью специализированного оборудования, которое подключается к батарее, и специализированного программного обеспечения. Блокировка и разблокировка контроллера производится в случае таких типовых неполадок, как:

1. Химическая деградация элементов;

2. Батарея не держит заряд. В этом случае в первую очередь выполняется очистка памяти контроллера и его перекалибровка, а затем, если это не устраняет проблему, то производится замена элементов;

3. Батарея перестаёт заряжаться. В этом случае блокируется контроллер, соответственно, для решения проблемы выполняется снятие блокировок.

4. Стоит также сказать о том, чем оригинальная батарея отличается от китайской:

Пример аккумуляторной батареи китайского кустарного производства.

1. Контроллер оригинальной аккумуляторной батареи содержит пароль для изменения данных о состоянии батареи, что защищает аккумулятор от несанкционированного доступа. Китайские же батареи лишены данного механизма защиты, так как используемое программное обеспечение является базовой тестовой заводской версией, распространяемой в свободном доступе и служащей для разработки собственных аккумуляторов.

2. Благодаря оригинальному программному обеспечению контроллера, если ноутбук находится в спящем режиме, при заряде менее 10% контроллер батареи даёт ноутбуку команду сохранить все данные и выключить питание. Данный кусок кода не представлен в тестовой версии и не был реализован китайскими разработчиками, поэтому при низком разряде батареи ноутбук выключается, не сохраняя никаких данных, что аналогично выключению при извлечении батареи. Также батарея не может сообщить компьютеру, что ей необходимо обслуживание или замена.

3. Нередки ситуации, когда в китайских аккумуляторных батареях используются устаревшие металлгидридные, а не литиевые элементы, или даже элементы от сотовых телефонов.

Таким образом, если ваша батарея перестала корректно работать в первую очередь её стоит отдать на диагностику, чтобы выяснить в чём причина такого поведения. Также совершенно очевидно, что не стоит покупать китайские батареи, так как это сопряжено с определённым риском. Если есть возможность лучше купить новую батарею или попытаться реанимировать старую.

Статья подготовлена по результатам опытных экспериментов специалистов сервисного центра MacFix.