过充电、过放电、过电流、短路详解

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锂电池组保护板均衡充电基本工作原理

锂电池组保护板均衡充电基本工作原理

成组锂电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。

常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。

而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现,加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。

本文针对动力锂电池成组使用,各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护,充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题,设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。

仿真结果和工业生产应用证明,该保护板保护功能完善,工作稳定,性价比高,均衡充电误差小于50mV。

锂电池组保护板均衡充电基本工作原理采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。

其中:1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片(一般包括充电控制引脚CO,放电控制引脚DO,放电过电流及短路检测引脚VM,电池正端VDD,电池负端VSS等);7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。

单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定,串联使用,分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。

该系统在充电保护的同时,通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电,该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法,降低了锂电池组充电器设计应用的成本。

R5460锂电保护 中文技术资料

R5460锂电保护 中文技术资料

R5460xxxxxx 系列概要R5460xxxxxx 系列是高耐压、CMOS 工艺的电池保护IC,用于2 节串联锂离子/锂聚合物可充电电池的过充电/过放电保护,还内置了负载短路保护电路以防止大的负载短路电流;内置了过电流保护电路以防止放电过电流和充电过电流。

该系列中的每款IC 均由六个电压检测器,一个基准单元,一个延时电路,一个负载短路保护电路,一个振荡器,一个计数器和一个逻辑模块构成。

当充电电压/充电电流由低变高,超过了对应检测器的阈值时,在一个内置固定延时后,引脚C OUT 的输出就会切换到低电平。

解除过充电保护的方法:检测到过充电或充电过电流之后,将电池与充电器断开,再接上负载,当电池电压低于过充电检测器阈值时,过充电检测器才可以被重置,C OUT 输出才会变回高电平。

如果充电器一直连接在电池上,当电池电压低于过充电解除电压时,过充电保护就会被解除。

当放电电压由高变低,小于过放电检测阈值V DET2 时,在一个内置固定延时后,引脚D OUT 的输出(和过放电检测器及过电流检测器的输出相关)将切换到低电平。

检测到过放电之后,解除过放电保护的条件如下:A/D 版本:给电池接上充电器,只要电池电压大于等于过放电检测电压;或者,不接充电器,只要电池电压高于过放电解除电压,过放电保护就会解除,D OUT 输出变回高电平。

C 版本:给电池接上充电器,只要电池电压大于等于过放电检测电压,过放电保护就会解除,D OUT输出变回高电平。

E 版本:不论电池是否接上充电器,只要电池电压大于等于过放电解除电压,过放电保护就会解除,D OUT 输出变回高电平。

F 版本:给电池接上充电器,只要电池电压大于等于过放电解除电压,过放电保护就会解除,D OUT输出变回高电平。

对于A/C/D 版本,在连接充电器的情况下,过放电检测器没有滞回功能。

对于E/F 版本,即使充电器连接在电池上,过放电检测器仍然存在滞回功能。

即使电池自放电到0V,仍然允许对其充电。

锂电池保护板基本知识

锂电池保护板基本知识





IC
P+
P-
P+和P-短路
4、均衡原理
为什么要加均衡:电芯在生产过程中由于工艺的差异不 可能做到让每一个电芯的电压内阻等做到完全一致,所 以在串联使用的过程中,内阻大的电芯先放完电,又先 充饱电,长期这样使用久了,各个串联电芯的容量和电 压的差异也越来越明显。容量小的那节电芯每次都滿充 滿放,而容量大的电芯都是浅充浅放,容量大的电芯不 能得到完全利用,从而影响整组电池的使用寿命。
由聚合物树酯基体及分布在里面的导电粒子组成,在正常
情况下,导电粒子在树酯中构成导电通路,器件表现为低
阻抗,电路中有过流发生时,流经PTC的大电流产生的热 量使聚合物树酯基体体积臌胀,因而切断导电粒子间的连 接,从而对电路的过流起保护作用。当故障解除后,方可
自动恢复到初始状态,保证电路正常工作。
通路
受热基体膨胀 故障解除基体恢复初始状态
•保护板上主要有控制IC、MOS及电阻、电 容,保险丝,PTC,NTC等。
•目前动力电池保护板常用的保护方案有: 精工、理光、美之美、凹凸、TI、凌特、 MCU等。
电阻 电容 PCB
保护IC
MOS管
保护板元器件简介
1、电阻:起限流、采样作用;
2、电容:对直流电而言电阻值“∞“,对交流电而言 阻 值接近零,电容两端电压不能突变,能起瞬间 稳压作用,滤波作用;
断路
5、NTC是Negative temperature coefficient的缩写,意即负温度系数,在环 境温度升高时,其阻值降低,使用电设备或充 电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。
6、 MOS管:保护板动作的开关器件,把它 想象成一个低内阻的可控开关就可以了。当电 池组发生异常时,MOS管关断,开关断开,停 止放电,电池组得到保护。

锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解

锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解

锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解时间:2012-04-23 12:27:18来源:作者:该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N 沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。

充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。

在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。

放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。

二次锂电池的优势是什么?1. 高的能量密度2. 高的工作电压3. 无记忆效应4. 循环寿命长5. 无污染6. 重量轻7. 自放电小锂聚合物电池具有哪些优点?1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。

2. 可制成薄型电池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。

3. 电池可设计成多种形状4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少?自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。

锂离子电池的过充电和过放电产生的问题

锂离子电池的过充电和过放电产生的问题

针对锂离子电池过充电、过放电问题令狐采学过充电:锂离子电池过充时,电池电压随极化增大而迅速上升,会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解,产生大量气体,放出大量的热,使电池温度和内压急剧增加,存在爆炸、燃烧等隐患。

过放电:电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。

一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,电解液分解,负极锂沉积,电阻增大,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。

解决措施:1、改变正极材料:目前钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系,但是充满电后,仍旧有大量的锂离子留在正极,当过充时,残留在正极的锂离子将会涌向负极,在负极上形成枝晶(使其晶面的半高宽变大,导致某一方向的晶粒尺寸变小,晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹,进而破坏负极表面的SEI 膜并促进SEI 膜的修复,SEI 膜的过度生长消耗活性锂,因此造成了电池的不可逆容量衰减。

如图1所示)这是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果。

甚至在正常充放电过程中,也有可能会有的产生多余的锂离子游离到负极形成枝晶(由于石墨的嵌脱锂电位较低,接近锂的还原电位,因此在某些条件下负极容易出现锂沉积,锂沉积会消耗活性锂,产生不可逆容量损失)。

因此寻求高能量密度、高安全、环保和价格便宜的电极材料是动力电池发展的关键。

目前国家选择的安全正极材料有锰酸锂、磷酸铁锂等。

(锰酸锂LiMnO4分子结构上面可以保证在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。

同时锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钻酸锂,分解温度超过钴酸锂10O℃,即使由于外力发生内部短路、外部短路、过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。

磷酸铁锂(LiFePO4)及其充电(脱锂)后形成FePO4的热稳定性非常好,其在210~410℃的温度范围内所放出的热量仅为210J/g:而普遍使用的LiCoO2的充电态(CoO2)开始分解产生氧气的温度为240°C,所放出的热量约为1000J/g。

3.7v锂电池充放电保护电路

3.7v锂电池充放电保护电路

3.7v锂电池充放电保护电路3.7V锂电池充放电保护电路是一个重要的电子电路,主要用于保护锂电池在充放电过程中的安全使用。

这种电路可以防止电池过度充电、过度放电和短路等情况,从而延长电池的使用寿命和防止电池热失控导致的安全问题。

一、电路组成3.7V锂电池充放电保护电路主要由锂电池、充电电路、放电电路和保护电路四部分组成。

其中,保护电路是核心部分,它由充电保护芯片、放电保护芯片和电压检测芯片等组成。

二、工作原理1.充电工作原理:当锂电池连接到充电电路时,充电保护芯片会检测电池的电压和电流。

如果电池电压或电流超过设定值,充电保护芯片会自动切断充电电路,以避免电池过度充电。

同时,电压检测芯片会检测电池的电压,当电池电压达到设定值时,充电保护芯片会自动关闭充电电路,以避免电池过充。

2.放电工作原理:当锂电池需要放电时,放电保护芯片会检测电池的电压和电流。

如果电池电压或电流超过设定值,放电保护芯片会自动切断放电电路,以避免电池过度放电。

同时,电压检测芯片会检测电池的电压,当电池电压低于设定值时,放电保护芯片会自动关闭放电电路,以避免电池过放。

3.短路保护:如果锂电池发生短路,电流会迅速增加,这时,放电保护芯片会自动切断放电电路,以避免电流过大损坏电池。

同时,充电保护芯片也会自动关闭充电电路,以避免电池过充而损坏。

三、电路特点1.具有充电、放电和短路保护功能:该电路具有全面的保护功能,可以有效地防止锂电池在充放电过程中出现过度充电、过度放电和短路等问题。

2.高精度控制:该电路采用先进的控制技术,可以实现对电池电压和电流的高精度检测和控制,确保电池在安全范围内使用。

3.可靠性高:该电路采用高品质的电子元件和先进的生产工艺,具有高可靠性和长寿命等特点,可以满足各种应用场景的需求。

4.体积小、重量轻:该电路体积小、重量轻,方便携带和使用,适用于各种移动设备和其他小型电子产品中。

5.安全可靠:该电路采用多重保护机制,确保电池在任何情况下都不会出现过充、过放和短路等现象,从而保证了电池的安全可靠。

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析

锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析锂电池保护板根据使用IC IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 DW01 配配MOS 管8205A 进行讲解:进行讲解:锂电池保护板其正常工作过程为:锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在2.5V 至4.3V 之间时,之间时,DW01 DW01 DW01 的第的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V 0V。

此时。

此时DW01 DW01 的第的第1脚 、第3脚电压将分别加到8205A 的第5、4脚,脚,8205A 8205A 内的两个电子开关因其G 极接到来自DW01 DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。

此时电芯的负极与保护板的P-P-端相当于直接连通,保护板有电压端相当于直接连通,保护板有电压输出。

输出。

2.2.保护板过放电保护控制原理:保护板过放电保护控制原理:保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 DW01 内部将通过内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V 时DW01 DW01 将认为电芯电压已处于过放电将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使第1脚电压变为0V 0V,,8205A 内的开关管因第5脚无电压而关闭。

此时电芯的B-B-与保护板的与保护板的P-P-之间处于断开状态。

即电芯的放电回路被切之间处于断开状态。

即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。

保护板处于过放电状态并一直保持。

等到保护板的P P 与与P-P-间接上充间接上充电电压后,DW01 DW01 经经B-B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态,检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1脚输出高电压,使8205A 内的过放电控制管导通,即电芯的B-B-与保护板的与保护板的P-P-又重新接上,电芯经充电器直又重新接上,电芯经充电器直接充电。

阀控式全密封铅酸蓄电池常见故障、问题及原因

阀控式全密封铅酸蓄电池常见故障、问题及原因
大电流长期充电造成外壳变形,渗漏
极柱严重扭曲,撞击造成极柱渗漏
3、电池壳与盖封合处漏酸
热封或粘合壳盖不牢固
五、外观破损
极柱断裂或电池外表损伤严重
接线不当扭断或意外原因撞断极柱及造成电池外观破损
运输或搬运造成
六、气阀故障
1、电池中某单格外壳严重鼓胀甚至造成胀破了外壳。
阀帽与阀座在顶面的接触部位发生了异常的粘结造成电池不能向外排气。
2电池在存放一段时间26个月后某电池的开路电压或闭路电压明显比其他电池低2v电池低于2v6v电池低于55v12v电池低于11v将电池面上的盖片打开时其中的一个或两个阀帽的顶面中心部位无凹陷正常应有凹陷现出
阀控式全密封铅酸蓄电池常见故障、问题及原因
故障问题
现象
造成原因
一、过放电
1、2v电池电压低于1.8 v(通常只有0-1.5v)
2、电池在存放一段时间(2-6个月)后某电池的开路电压或闭路电压明显比其他电池低(2v电池低于2v,6v电池低于5.5v,12v电池低于11v)将电池面上的盖片打开时其中的一个或两个阀帽的顶面中心部位无凹陷(正常应有凹陷)现出。
1、阀帽与阀座配合太松,造成电池某单格未能密封好。
2、阀帽内壁或阀座外壁有杂物,造成某单路未能密封好,凡是气阀密封不良的单格都会使空气中的氧气可进入电池,造成负极氧化而自放电,同时该单格电池因失水也较快而丧失电池容量。
2、单格电池经均衡充电,电压仍达不到额定电压2v(如12v电池达不到12v以上;6vБайду номын сангаас池仍达不到6v以上,2v电池仍达不到2v以上)且短路的一个单格发热严重。
1、隔板破损或穿透。
2、有铅粒落入电池内部。
四、电池渗漏电液
1、池壳或池盖明显因撞击摔打而破裂。

锂电池是怎样保护的原理

锂电池是怎样保护的原理

锂电池是怎样保护的原理锂电池是一种利用锂离子在正负极之间的迁移来获得电能的电池。

锂电池的保护原理主要分为电池内部保护和外部电路保护两个方面。

一、电池内部保护:1. 过充保护:锂电池充电时,电流经过电解质中的锂离子在正负极间迁移,当电池达到额定电压后,继续充电会导致锂离子在正极蓄积过多,形成金属锂,引起电池过热、短路等问题。

为了防止过充,锂电池内部通常会设置电压检测电路,当电池电压达到设定值时,会通过控制器切断充电回路,停止继续充电,从而保护电池。

2. 过放保护:锂电池在放电过程中,如果继续放电,会导致电池电压降低,影响电池性能甚至损坏电池。

因此,为了防止过放,锂电池内部设有放电保护电路,当电池电压低于设定值时,会通过控制器切断放电回路,停止继续放电。

3. 过流保护:过流指电池充放电时电流超过设计范围,这会使电池内部产生大量热量,引起电池过热、电化学反应速率增加等问题,甚至引发火灾或爆炸。

为了防止这种情况发生,锂电池内部通常会设置过流保护电路,当电流超过一定阈值时,会通过控制器切断电流回路,停止继续充放电。

4. 温度保护:锂电池在过高或过低温度下工作会影响电池性能,甚至引起电池损坏。

为了保护锂电池,通常会在电池内部设置温度检测电路,当温度超过安全范围时,会通过控制器切断充放电回路,停止继续工作。

5. 短路保护:短路是指电流在电池内部或外部电路中由于故障或意外原因产生的异常通过,导致大电流通过电池。

为了防止短路引发火灾或爆炸,锂电池内部通常会设置短路保护电路,一旦检测到短路情况,通过控制器切断电流回路,停止继续充放电。

二、外部电路保护:锂电池的外部电路保护主要包括充电管理系统和电池包保护系统。

充电管理系统主要负责监控和管理电池的充电过程,通过控制充电器输出电压和电流,遵循适当的充电算法,保证充电过程安全可靠。

电池包保护系统则负责监控和管理电池包的状态,包括电池电压、温度、电流等,一旦发现异常情况,例如过充、过放、过流、温度过高等,会通过控制继电器切断电池与外部电路的连接,从而保护电池免受损坏。

【最新】锂电池保护电路

【最新】锂电池保护电路

【最新】锂电池保护电路锂电池是怎么保护电路和功能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度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池.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.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.过度充电保护过度充电保护IC的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态.此时,保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)即激活过度充电保护,将功率MOS由开转为关断,进而截止充电.另外, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作,以免判定为过充保护.因此,需要设定延迟时间,并且延迟时间不能短于噪声的持续时间.过度放电保护在过度放电的情况下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电池保护IC可以避免过度放电现象发生,实现电池保护功能.过度放电保护IC原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为 2.3V)时将激活过度放电保护,使功率MOSFET由开转变为关断而截止放电,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅 0.1uA.当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.另外,考虑到脉冲放电的情况,过放电检测电路设有延迟时间以避免发生误动作.过电流及短路电流因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路,为确保安全,必须使其立即停止放电.过电流保护IC原理为,当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将功率MOSFET的 Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电,计算公式为: V-=I_Rds(on)_2(V-为过电流检测电压,I为放电电流).假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A.同样地,过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时发生误动作.通常在过电流发生后,若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离),将会恢复其正常状态,可以再进行正常的充放电动作.锂电池保护IC的新功能除了上述的锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:1. 充电时的过电流保护当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.V-(Vdet4过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)_Rds(on)_22. 过度充电时的锁定模式通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要.假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.3. 减小保护电路组件尺寸将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.对保护IC性能的要求1. 过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时,为防止因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题, 同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.2. 降低保护IC的耗电随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而继续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用.为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.3. 过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电.过电流的检测是以功率MOSFET 的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为 20mΩ_30mΩ,这样过电流检测电压就可较低.4. 耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求.5. 低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA.6. 零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V时也可以实现充电.保护IC发展展望如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.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.锂电池保护板的电路图与工作原理关于锂离子电池的保护板电路,原理介绍,以及管理的书籍推荐.或者聚合物锂电池方面经典书籍。

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析精编版

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析精编版

锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS 管8205A进行讲解:锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。

此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚,8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。

此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。

2.保护板过放电保护控制原理:当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使第1脚电压变为0V,8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。

此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。

即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。

保护板处于过放电状态并一直保持。

等到保护板的P 与P-间接上充电电压后,DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1脚输出高电压,使8205A内的过放电控制管导通,即电芯的B-与保护板的P-又重新接上,电芯经充电器直接充电。

4.保护板过充电保护控制原理:当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态,便立即断开第3脚的输出电压,使第3脚电压变为0V,8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。

此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。

即电芯的充电回路被切断,电芯将停止充电。

保护板处于过充电状态并一直保持。

等到保护板的P 与P-间接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压,使8205A内的过充电控制管导通,即电芯的B-与保护板P-又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。

UC3842开关电源各功能电路详解

UC3842开关电源各功能电路详解

UC3842开关电源各功能电路详解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。

辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

开关电源的电路组成方框图如下:二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理:①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。

当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。

②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。

因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。

③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。

若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理:①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。

② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。

在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。

当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。

如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。

拓微充电管理IC,带过充、过放、短路保护TP4101

拓微充电管理IC,带过充、过放、短路保护TP4101

当充电器向电池充电时,CHRG 管脚被内部 开关拉到低电平,表示充电正在进行;否则 CHRG 管脚处于高阻态。 STDBY:电池充电完成指示端。 当电池充电完成时 STDBY 被内部开关拉到 低电平,表示充电完成。除此之外,STDBY 管脚将处于高阻态。
PROG:充电电流设定、充电电流监控和停 机引脚。在该引脚与地之间连接一个精度为
TP4100/TP4101
引脚功能
VCC:正输入电源电压。该引脚向充电器供 电。VCC 的变化范围在 4V 至 9V 之间,并应 通过至少一个 1μF 电容器进行旁路。当 VCC 降 至 高 于 BAT 引 脚 电 压 30mV 以 下 时 , TP4100/TP4101 进入停止充电模式,电池转 为放电模式。 GND:地线。 BAT:充电电流输出。连接锂电池正极,该 引脚向电池提供充电电流并将最终浮充电 压调节至 4.2V。该引脚的一个精准内部电阻 分压器设定浮充电压,在停机模式中,该内 部电阻分压器断开。 BP:电池输出引脚。锂电池通过该引脚向 负载供电,当出现意外情况需要保护电池即 立即停止锂电池输出。 CHRG:漏极开路输出的充电状态指示端。
输入电源电压 输入电源电流
稳定输出(浮充)电压 BAT 引脚电流
(除说明外 Vbat=4.0v)
● 4.0
充电模式,RPROG=8.2k

待机模式(充电终止) ●
停机模式(RPROG 未连接, ● VCC<VBAT,或 VCC<VUV) 0℃≤TA≤85℃, IBAT=40mA
4.158
RPROG=160K,电流模式 ● 2.5
·最高输入可达8V;
·20%恒流预充电;
·C/10充电终止;
·充电待机模式下的电源电流 80uA,

锂离子电池的内部短路种类及原因

锂离子电池的内部短路种类及原因

锂离子电池的内部短路种类及原因锂离子内部短路的类型可以分为四种:1)正极与负极之间短路2)铝集流体和铜集流体之间短路3)铝集流体和负极之间短路4)正极和铜集流体之间短路其中铝集流体和铜集流体之间短路,铝集流体和负极之间短路比较容易在较短的时间产生大量热量,铝集流体和负极之间短路,正极与负极之间短路则是电池循环过程中最容易产生的短路类型。

锂电池内部短路的原因分为内因和外因。

导致电池内部短路的内因通常有:原材料的质量问题,工厂设计,制造过程中导致的内部短路,一般工厂内部通过Hi-pot测试和电池自放电测试进行筛选出。

1.原材料的原因:比如隔膜质量不达标,正极材料不纯或在空气中放置太久,烘干不彻底等原因;2.电池设计不合理,比如正极设计过量,内部材料的尺寸设计不对等均会导致做出的锂离子电池内部发生短路或者微短路;3.生产工艺过程中的细节导致:比如电池封装中极片或极耳发生位移引起正、负集流体接触,集流体的毛刺过长刺穿隔膜,正负极浆料中存在金属杂质刺穿隔膜,封装过程中有金属粉尘刺穿隔膜,点焊电流过大等等,很多原因均会导致电池内部发生短路。

导致电池内部短路的内因通常有:通常是机械滥用,热滥用,和电滥用三种情况导致电池内部发生内短路。

一般这些情况导致的内部短路,通过BMS的监测和预警或者保护板的保护作用来避免发生热失控。

1.机械滥用导致的内部短路:一般是指在外力的作用下,电池或者电池组发生机械变形,导致内部隔膜破裂或者机械破坏导致的内部短路,比如不恰当的包装和运输过程导致电芯内部变形或者隔膜破裂,还有新能源汽车的严重碰撞导致电池组物理变形或者内部材料变形而导致的内部短路。

2.热滥用一般是指电池在使用过程中,散热不好导致电池的局部温度过高或者过高的环境温度导致电池内部出现大量的副反应,副反应放出的热量会使得电池内部温度进一步升高,达到隔膜的收缩融化温度是就会导致电池内部发生短路。

3.电滥用一般是由于外部短路,过充电,过放电等不良的使用方法导致电池在内部析锂,导致锂枝晶生产,锂枝晶生长穿透隔膜,导致正负极直接连接短路。

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析教学教材

DW01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析教学教材

D W01、8205A锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析锂电池保护板工作原理及过放过充短路保护解析锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,下面以DW01 配MOS管8205A进行讲解:锂电池保护板其正常工作过程为:当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。

此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚,8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。

此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。

2.保护板过放电保护控制原理:当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使第1脚电压变为0V,8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。

此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。

即电芯的放电回路被切断,电芯将停止放电。

保护板处于过放电状态并一直保持。

等到保护板的P 与P-间接上充电电压后,DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态,重新在第1脚输出高电压,使8205A内的过放电控制管导通,即电芯的B-与保护板的P-又重新接上,电芯经充电器直接充电。

4.保护板过充电保护控制原理:当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高,当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态,便立即断开第3脚的输出电压,使第3脚电压变为0V,8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。

此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。

即电芯的充电回路被切断,电芯将停止充电。

保护板处于过充电状态并一直保持。

等到保护板的P 与P-间接上放电负载后,因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压,使8205A内的过充电控制管导通,即电芯的B-与保护板P-又重新接上,电芯又能进行正常的充放电。

详细介绍太阳能路灯控制器电路

详细介绍太阳能路灯控制器电路

详细介绍太阳能路灯控制器电路1 .工作原理该电路由以U5 为核心组成的蓄电池过充电控制电路、以U 4A ~U4D为核心组成的蓄电池电压指示电路及显示电压按钮开关KS1 电路、以U1B 组成的蓄电池过放电控制电路、以U1A组成的开灯检测控制电路、以U2 组成的开灯及延时熄灯及二次开灯定时控制电路,以及以控制三极管Q2驱动继电器组成的输出控制电路等组成。

现分别介绍如下。

1) 过充电、过放电检测保护部分太阳能电池组件板或阵列由插口CZ1 的①脚输入,加至防反充电二极管D2 的正极.D2的负极接12V 蓄电池的正极,即CZ1 的③脚。

控制器在初始上电时,由于C4 的作用使U5②脚为低电平,③脚输出高电平,Q7 导通;Q8 截止,允许太阳能电池给蓄电池充电。

当蓄电池所充的电压小于14 .4V 时,由R13 、(R38 十R39) 组成的串联分压电路送至U5 ②、⑥电压低于2 /3 U5 的供电电压时,即小于6V,电路维持充电状态;随着充电时间的延长,蓄电池电压逐渐升高,当U5 ②、⑥的电压高于2 / 3 U5 供电电压时,U5③脚输出低电平,Q7 截止、Q8 导通,给太阳能电池板泄放电流,停止对蓄电池充电。

在U5③脚输出低电平的状态下,其⑦脚导通,相当于将1140 并入电路中。

此时电路的分压比为:R38+ R39 //R40/IRl3+(R38+R39) //R40 ,不难算出,当蓄电池电压低于设定值13V 时.电路状态再次翻转,U5③脚输出高电平,允许蓄电池充电。

2) 开灯检测方法与控制太阳能电池板是一个很好的光敏元件,其输出电流、电压能随着接受光的强度和照度变化而变化,本控制器就是利用这一原理实现开、关灯控制的。

太阳能电池板PVin 输入电压经R5 、R6 串联分压后;加至运放U 1A ②脚,其③脚接于R9 、R8+VR1的分压点上。

在白天,太阳能电池板在阳光的照射下输出电压很高,其经R5 、R6 分压后使运放U 1A ②脚电压高于③脚,U 1A①脚输出低电平,Q1 截止,U2 无供电电压不工作,Q2截止,继电器不吸合,系统无输出电压,路灯不工作。

开关电源各功能电路详解

开关电源各功能电路详解

UC3842开关电源各功能电路详解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。

辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

开关电源的电路组成方框图如下:二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理:① 防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。

当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。

② 输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

当电源开启瞬间,要对 C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。

因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。

③ 整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。

若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、 DC 输入滤波电路原理:① 输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。

C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。

② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。

在起机的瞬间,由于 C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。

当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。

如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。

过充电、过放电、过电流、短路详解

过充电、过放电、过电流、短路详解

过充电、过放电、过电流、短路详解1,过充电锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。

过充电压愈高,危险性也跟着愈高。

锂电芯电压高于4.2V 后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。

如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。

这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。

这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。

有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。

最理想的充电电压上限为4.2V。

2,过放电锂电芯放电时也要有电压下限。

当电芯电压低于2.4V 时,部分材料会开始被破坏。

又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到2.4V 才停止。

锂电池从3.0V 放电到2.4V 这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。

因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。

与过充电是一个完全相反的过程。

3,过电流过电流通常指带保护板的情况下会过电流,由于保护板对过电流值有明确的要求,当超过某一电流值后,正常情况下,保护板会切断电路。

如果保护板末能切断电路,则电芯会持续过电流,且产生剧烈的过热反应。

电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。

这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。

万一电池外壳破裂,就会爆炸。

4,短路4.1.外部短路外部短路是指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。

当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电池外壳撑大。

当电池内部温度高到135 ℃时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。

锂离子电池外部短路

锂离子电池外部短路

锂离子电池外部短路锂离子电池外部短路导语:锂离子电池是一种充电式电池,具有高能量密度、长寿命和低自放电率等特点,广泛应用于移动电子设备、电动车辆和储能系统等领域。

然而,锂离子电池在使用过程中存在着一定的安全隐患,其中外部短路是一种常见的安全问题。

本文将对锂离子电池外部短路进行深入探讨。

第一部分:锂离子电池的基本原理和结构锂离子电池是利用锂离子在正负极间的迁移来实现电荷和放电的过程。

它由正极、负极、隔膜和电解质组成。

1. 正极:通常采用锂离子插入型材料,如锰酸锂、钴酸锂和磷酸铁锂等。

正极是电池内部产生电压的主要部件。

2. 负极:通常采用石墨材料,如天然石墨和人工石墨等。

负极是锂离子电荷和放电的主要部件。

3. 隔膜:隔膜在正负极之间起到隔离的作用,防止直接接触。

4. 电解质:通常是有机溶剂,如碳酸盐、磷酸盐和聚合物电解质等。

电解质负责传递锂离子的电荷。

第二部分:锂离子电池外部短路现象的发生原因1. 电池外壳破裂:电池外壳受到外力冲击或机械破损导致短路。

2. 电极材料接触不良:电池正负极与电解质接触不良或材料失效导致短路。

3. 隔膜热失控:高温、过充电、过放电等因素使隔膜热失控,发生短路。

4. 外部金属物质:外部金属物质进入电池内部,与正负极发生短路。

5. 过度压缩:电池被过度压缩导致正负极之间的物理隔离失效。

第三部分:锂离子电池外部短路的危害和影响1. 发热:短路会导致电池内部电流大幅增加,产生大量热量,可能引发火灾。

2. 爆炸:电池内部的压力会因短路而迅速增加,超过电池承受的极限,导致爆炸。

3. 气体释放:电池短路时,可能产生有毒气体,对人身安全和环境造成威胁。

4. 电池性能下降:发生短路后电池可能无法正常工作,性能下降严重,甚至无法使用。

第四部分:预防和处理锂离子电池外部短路问题的措施1. 设计安全保护措施:电池设计中应考虑防止外部短路的特殊结构和材料,如安全阀、保险丝和外壳保护等。

2. 定期维护检查:对于长期使用的电池,需要定期检查外壳和金属部件是否破损,并及时更换损坏部件。

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1,过充电
锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。

过充电压愈高,危险性也跟着愈高。

锂电芯电压高于4.2V 后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。

如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。

这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。

这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。

有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。

最理想的充电电压上限为4.2V。

2,过放电
锂电芯放电时也要有电压下限。

当电芯电压低于2.4V 时,部分材料会开始被破坏。

又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到2.4V 才停止。

锂电池从3.0V 放电到2.4V 这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。

因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。

与过充电是一个完全相反的过程。

3,过电流
过电流通常指带保护板的情况下会过电流,由于保护板对过电流值有明确的要求,当超过某一电流值后,正常情况下,保护板会切断电路。

如果保护板末能切断电路,则电芯会持续过电流,且产生剧烈的过热反应。

电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。

这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。

万一电池外壳破裂,就会爆炸。

4,短路
4.1.外部短路
外部短路是指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。

当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电池外壳撑大。

当电池内部温度高到135 ℃时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。

但是,细孔关闭率太差,或是细孔根本不会关闭的隔膜纸,会让电池温度继续升高,更多的电解液汽化,最后将电池外壳撑破,甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。

4.2.内部短路
内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜,或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。

这些细小的针状金属,会造成微短路。

由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。

铜铝箔毛刺系在生产过程造成,可观察到的现象是电池漏电太快,多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。

而且,由于毛刺细小,有时会被烧断,使得电池又恢复正常。

因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。

(这样的说法,可以从各电芯厂内部都常有充电后不久,电压就偏低的不良电池,但是却鲜少发生爆炸事件,得到统计上的支持。

)因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。

因为,过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。

因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电解液气体。

这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化,都是爆炸收场。

但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。

有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电,带手机出门。

这时众多的微短路所产生的热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。

(消费者多数的描述都是拿起手机时发现手机很烫,扔掉后就爆炸。

)。

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