精品范文--如何设置安全的锂电池保护电路

1、如何设置安全的锂电池保护电路 据统计，锂离子电池的全球需求已达 1313 亿只，并随着应用领域的不断扩展, 这一数据在逐年递增。正因如此，随着锂离子电池在各个行业用量的迅速激增, 电池的安全性能也日益突出，不仅要求锂离子电池具有优异的充、放电性能，还 要求具有更高的安全性能。那锂电池到底为什么发生起火甚至爆炸呢，有什么措 施可以避免和杜绝吗？而事实上，笔记本电池爆炸，不仅同其中所用的锂电池电 芯的生产工艺有关，也同电池内封装的电池保护板、笔记本电脑的充放电管理电 路以及笔记本的散热设计有关。笔记本电脑不合理的散热设计和充放电管理，将 使电池电芯过热，从而大大增加了电芯的活性，同时增加了爆炸、燃

2、烧的几率。 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成，锂离子电池的性能主要取决于所用 电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和 正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。 因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。 负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成 为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业 化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的 材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。 对锂离子动力电池尤其如此。 比如

3、一块手机用的小型锂离子电池大约只需要 5 5 克左右的正极材料，而驱动一辆 公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达 500500 千克的正极材料。 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多，常见的正极材料主要40%40%左右，正极 成分为 LiCoO2,LiCoO2,充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌 入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出, 重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负 极分子排列呈片层结构的碳中。放电

4、时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新 和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。虽然锂离子电池有以上所说的 种种优点，但它对保护电路的要求比较高，在使用过程中应严格避免出现过充电、 过放电现象，放电电流也不宜过大，一般而言，放电速率不应大于 的充电过程如图所示。在一个充电周期内，锂离子电池在充电开始之前需要检测 电池的电压和温度，判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围, 则禁止充电。允许充电的电压范围是：每节电池 2.5V4.2V2.5V4.2V。 在电池处于深放电的情况下，必须要求充电器具有预充过程，使电池满足快 速充电的条件；然后，根据电池厂商推荐的快速充电速度，一般为

5、1C,1C,充电器对 电池进行恒流充电，电池电压缓慢上升；一旦电池电压达到所设定的终止电压 ( 般为 4.1V4.1V 或 4.2V4.2V)，恒流充电终止，充电电流快速衰减，充电进入满充过程 ；在 满充过程中，充电电流逐渐衰减，直到充电速率降低到 C/1C/10 0 以下或满充时间超时 时，转入顶端截止充电；顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能 量。顶端截止充电一段时间后，关闭充电。 锂电池保护电路设计 由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能 相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会 导致电池内部发生化学副反应，该副反应

6、加剧后，会严重影响电池的性能与使用 寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题, 因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有 效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 0.2C0.2C。锂电池 锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流 / /短路保护和过放电保护，要 求过充电保护高精密度、保护 ICIC 功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性。下面的 文章将详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求，对工程师设计和 研发保护电路有参考价值。 锂电池保护电路设计案例分享 以锂电池为供电电源的电路设计中，要求将越来越复杂的混合信号系统集成 到一个小面积芯片上，这必然给数字、模拟电路提出了低压、低功耗问题。在功 耗和功能的制约中，如何取得最佳的设计方案也是当前功耗管理技术的一个研究 热点。另一方面，锂电池的应用也极大地推动了相应电池管理、电池保护电路的 设计开发。锂电池应用时必须要有复杂的控制电路，来有效防止电池的过充电、 过放电和过电流状态。 从电动自行车能源转变趋势论述了采用超低功耗、高性能 MSP4