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詳解鋰離子電池集成保護(hù)電路

時(shí)間:2022-09-13 13:39:30來(lái)源:OFweek 鋰電網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?在鋰離子電池的使用過(guò)程中,過(guò)充、過(guò)放電和過(guò)電流是影響鋰離子電池使用壽命和性能的重要因素。鋰離子電池集成保護(hù)電路通過(guò)各個(gè)保護(hù)單元電路有效地監(jiān)測(cè)和防止鋰離子電池的損壞。

       什么是鋰離子電池集成保護(hù)電路?在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,各種各樣的高科技出現(xiàn)在我們的生活中,為我們的生活帶來(lái)便利,那么你知道這些高科技可能會(huì)含有的鋰離子電池集成保護(hù)電路嗎?

  在鋰離子電池的使用過(guò)程中,過(guò)充、過(guò)放電和過(guò)電流是影響鋰離子電池使用壽命和性能的重要因素。鋰離子電池集成保護(hù)電路通過(guò)各個(gè)保護(hù)單元電路有效地監(jiān)測(cè)和防止鋰離子電池的損壞。鋰離子電池充放電保護(hù)電路,鋰離子電池保護(hù)電路由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一個(gè)控制集成電路外加一些電阻電容元件組成。

  由于鋰離子電池能量密度高,因此難以確保電池的安全性。在過(guò)度充電狀態(tài)下,電池溫度上升后能量將過(guò)剩,于是電解液分解而產(chǎn)生氣體,因內(nèi)壓上升而發(fā)生自燃或破裂的危險(xiǎn);反之,在過(guò)度放電狀態(tài)下,電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化,從而降低可充電次數(shù)。

  單節(jié)鋰電池的最高充電終止電壓為4.2V,不能過(guò)充,否則會(huì)因正極的鋰離子丟失太多而使電池報(bào)廢。對(duì)鋰電池充電時(shí),應(yīng)采用專(zhuān)用的恒流、恒壓充電器,先恒流充電至鋰電池兩端電壓為4.2V后,轉(zhuǎn)入恒壓充電模式;當(dāng)恒壓充電電流降至100mA時(shí),應(yīng)停止充電。

  鋰離子電池要的充電方式是恒流恒壓充電。充電初期為恒流充電。隨著充電過(guò)程的進(jìn)行,充電電壓逐漸升高至4.2v(根據(jù)陰極材料的不同,有的電池要恒壓至4.1v)。在鋰離子電池充電過(guò)程中,假如充電器電路失控,超過(guò)4.2v后,鋰離子電池將繼續(xù)以恒流充電,此時(shí)鋰離子電池的電壓將繼續(xù)升高。當(dāng)鋰離子電池電壓高于4.3v時(shí),鋰離子電池的化學(xué)副用途會(huì)加劇,導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問(wèn)題。

  鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí)的安全性,并防止特性劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成,其中保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓,當(dāng)有過(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí)切換到以外掛的功率MOSFET來(lái)保護(hù)電池,保護(hù)IC的功能有過(guò)度充電保護(hù)、過(guò)度放電保護(hù)和過(guò)電流/短路保護(hù)。

  由于鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因,放電時(shí)鋰離子不能全部移向正極,必須保留一部分鋰離子在負(fù)極,以保證在下次充電時(shí)鋰離子能夠暢通地嵌入通道。否則,電池壽命會(huì)縮短。為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子,就要嚴(yán)格限制放電終止最低電壓,也就是說(shuō)鋰電池不能過(guò)放電。

  當(dāng)然,功能組件單晶體化是不變的目標(biāo),如目前手機(jī)制造商都朝向?qū)⒈Wo(hù)IC、充電電路以及電源管理IC等外圍電路與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組,但目前要使功率MOSFET的開(kāi)路阻抗降低,難以與其它IC集成,即使以特殊技術(shù)制成單芯片,恐怕成本將會(huì)過(guò)高。因此,保護(hù)IC的單晶體化將需一段時(shí)間來(lái)解決。

標(biāo)簽: 鋰電池

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