拆十多年前产的老电池:SONY NP-F330

这是古老的 SONY Hi8 磁带录像机用的电池,当时机器配了两块,而这一块的容量现在已经明显不足(仅剩余 176min ,另一块则一直是 220min 左右,记得一开始有将近 250 分钟使用时间的)。考虑到 Hi8 机以后也不会再用了,于是决定拆掉这颗一探究竟。

外观。靠近我们的那一面(电池表面箭头所指处)有两个圆孔状的电极,分别是正极和负极。

有电极的一侧。

朝向机器的一侧,除了铭牌贴纸和钢印的序列号以外还有一个通讯用的电极,这个电极连接着机器和电池组保护板上的电量计,以便机器能获取电池的容量、电量信息。电极上有两道划痕,说明接触该电极的有两个触点,可用于检测电池是否完全插入。侧面的沟槽可用于锁住电池。

根据电池上面标示的信息,这块电池为锂离子电池,内部有两个电芯串联,容量约为 5.0Wh / 7.2V = 700mAh 。根据体积可以估计里面是两颗 18650 电芯,并且由于电芯是串联的又带了电量计,所以保护板会比较复杂,跟笔记本电池的差不多(实际上这种电池组可能是笔记本电池的祖先了)。

电池组外壳是超声焊接的,于是不得不采用比较暴力的方法开壳了。

开壳成功,外壳倒是比较完整,但是有一颗电池的绝缘皮被划伤了一点。里面果然是两颗串联的 18650 电芯,SONY 自家的 US18650E ,每颗 3.6V 700mAh 。

想想看,在这十年多时间里,动力型 18650 电池的容量都已经涨到了 1600mAh 以上,大容量的 18650 锂电则更是有 3100mAh 之多,达到了眼前这两颗的四倍多。电池技术的进步还是很壮观的,不过现在似乎已经遇到了瓶颈,电池的能量密度已经不怎么再增加了。

电极是固定死的,而保护板又焊死在电极上了,所以不动烙铁休想把里面的东西拿出来。

保护板上一共 6 个连接线焊点,串联在一起的电芯占了三个,外壳上的正极、负极、通讯电极占了另外三个。

焊开触点,取出内脏,剩下底壳。

两个电芯之间有一个塑料架子,塑料的质地很恶心,应该是回收的塑料制造的。串联电池组中间的连接处也要通过镍带和保护板相连,以保证电芯之间的电压平衡。

串联处的点焊焊点。

用烙铁加热并分离连接外壳的三个焊点后就可以取出电池组和保护板了。

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电池的电量统计和电芯间的平衡应该就是由这只单片机闪存中的程序负责了。都十多年了这货仍然能正常工作,老美的闪存数据保持时间也够长嘛。

上面的效果不是用刀割出来的,而是顺着划伤处撕出来的。不知道为什么绝缘用的热缩膜会有如此强的各向异性。

剥掉绝缘皮以后的电芯正极。

电池表面的喷码,可能是用于标记配对好的电芯的,这个电池组里面的两个电芯喷码是一样的。串联的锂电池组在组装前都要按容量严格配对,以防在使用中过早出现电芯之间电压不平衡的状况。

记号笔 + 透明热缩膜,于是受损的绝缘皮被替换掉了。

电芯正极焊点特写。

继续加热并分离保护板上剩下的三个焊点,就可以将保护板和电芯分开了。除了恶心的长着疱疹的塑料架子以外,保护板底下还垫有一片精致的绝缘纸,裁剪得很精细,和这个塑料架子放在一起很是不搭调。

保护板正面。

在别的地方很难见到的 1.8V AVR 单片机试验品。速度只有 1.5MHz ,估计耗电量尤其低,用在保护板里面就很合适了。

日立(已被 Renesas 并购)的 HAT2029 型 N 沟道 MOSFET 对管,栅极驱动电压 2.5V ,栅极耐压 12V ,漏极耐压 28V ,最大连续电流 7.5A ,最大脉冲电流 60A ,耗散功率 3W ,导通电阻小于 0.043Ω ,栅极电容 780pF ,性能还算不错。这些年低压中功率 MOS 器件似乎没有太大的进步了。

MITSUMI 的 1518A ,查不到资料。应该是 2 – 3 串锂电池保护板 IC 吧。

为单片机提供时钟的 1.0MHz 陶瓷晶体,Murata 制造。那个时候 AVR 貌似还没有片上 RC 振荡器。看得出来,陶瓷晶体是手工焊接的,跟前面六处连接线一样。

保护板背面。

封装比较奇特的二极管。

一只大功率电阻,可能用于电流测量或者当作保险丝。

6 只脚的小芯片一只,也许是 1.8V 的 LDO 。

外壳上的通讯电极是可以拆卸的,但是另外两个电极无法拆卸。

最后,照例奉上电芯的测量结果:

电芯 取出时的电动势
(V)
容量
(mAh)
能量
(Wh)
1# (白色) 4.13 599.63 2.32
2# (透明) 4.15 595.37 2.30

在使用了 3 年又放置了 8 年后两个电芯仍然基本平衡,容量也有设计值的 86% 左右,真是好质量啊。不像现在笔电的电池,虽然容量大,但是不出两年统统报废。


更新:

后来发现那个报告电量 220min 的电池组也挂了,实际只能用几分钟。遂拆之。

序列号不一样。左边一溜有印刷的那一层已经脱落了。

乍一看内容没啥区别。

拆出来以后会发现电路板不同。

里面的塑料架子也大不相同,这回不仅是白色的,而且更长,并且质地细腻得多。

塑料架子特写。

电路板正面。

主控由 ATMEL 的 AVR 单片机换成了找不到资料的夏普 LRS68040 。从型号上看,这货该不会是 MC68040 处理器的山寨版吧?要知道 68K 是 32 位带浮点处理器的。

保护板芯片换成了 Mitsumi 的 MM1388A ,一样没资料。

MOS 仍然是日立的 HAT2029 ,不过注意左边的电路不一样。

电路板反面。

5 脚封装的小芯片不见了,取而代之的是一票三极管。

另外两种三极管。大电阻没怎么变。

正面对比。

反面对比。

至于电芯,其中一节拆开时电压 4.10V ,放空以后再充电变得极其困难,插上充电器就转灯,拔下电压立马掉到 4.05V 左右。最后只有不到 15mAh 的电量,遂报废处理。另一节拆开时电压为 4.16V ,经测量,电量约 590mAh / 2.27Wh ,仍能正常使用。

现在要买替代品的话可以买一些 OEM 的 NP-F570 ,体积相同,容量几乎是这玩意的三倍,质量应该还凑合(机器会检查电池是否支持 InfoLITHIUM 协议,所以也没多少空子钻),而且价格也不贵。

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