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详解锂离子电池集成保护电路

时间:2022-09-13 13:39:30来源:OFweek 锂电网

导语:​在锂离子电池的使用过程中,过充、过放电和过电流是影响锂离子电池使用寿命和性能的重要因素。锂离子电池集成保护电路通过各个保护单元电路有效地监测和防止锂离子电池的损坏。

       什么是锂离子电池集成保护电路?在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的锂离子电池集成保护电路吗?

  在锂离子电池的使用过程中,过充、过放电和过电流是影响锂离子电池使用寿命和性能的重要因素。锂离子电池集成保护电路通过各个保护单元电路有效地监测和防止锂离子电池的损坏。锂离子电池充放电保护电路,锂离子电池保护电路由两个场效应晶体管和一个控制集成电路外加一些电阻电容元件组成。

  由于锂离子电池能量密度高,因此难以确保电池的安全性。在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,从而降低可充电次数。

  单节锂电池的最高充电终止电压为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子丢失太多而使电池报废。对锂电池充电时,应采用专用的恒流、恒压充电器,先恒流充电至锂电池两端电压为4.2V后,转入恒压充电模式;当恒压充电电流降至100mA时,应停止充电。

  锂离子电池要的充电方式是恒流恒压充电。充电初期为恒流充电。随着充电过程的进行,充电电压逐渐升高至4.2v(根据阴极材料的不同,有的电池要恒压至4.1v)。在锂离子电池充电过程中,假如充电器电路失控,超过4.2v后,锂离子电池将继续以恒流充电,此时锂离子电池的电压将继续升高。当锂离子电池电压高于4.3v时,锂离子电池的化学副用途会加剧,导致电池损坏或出现安全问题。

  锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护。

  由于锂电池的内部结构原因,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命会缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。

  当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高。因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决。

标签: 锂电池

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