文档介绍：1 锂电池的组成及定义电池主要由电芯,控制保护电路,外壳引线等组成。主流的电芯都是日韩企业提供,包括三洋、松下、索尼、比克等。?PTC是Positive temperature coefficient的缩写。正温度系数电阻,温度越高,阻值越大,可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生,即过流保护作用。?NTC是Negative temperature coefficient 的缩写。负温度系数电阻,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。 2 锂离子电池的工作原理?充电时,锂离子从正极层状物的晶格脱出,通过电解液迁移到层状物负极表面后嵌入到石墨材料晶格中,同时剩余电子从外电路到达负极。?放电则相反,锂离子从石墨晶格中脱出, 回到正极氧化物的晶格中。?由于LixCx非常活跃,可以和水发生反应。故电解质选用可溶于有机溶剂的锂盐。但这个使得锂电池相比镍铬、镍氢电池的内阻要大很多。 3 ?在充电的过程中,Li+从正极LiCoO2中脱出,进入电解液,在充电器附加的外电场作用下向负极移动,依次进入石墨或焦炭C组成的负极,在那儿形成LiC化合物。?如果充电速度过快,会使得Li+来不及进入负极栅格,在负极附近的电解液中就会聚集 Li+,这些靠近碳C负极的Li+很可能从负极俘获一个电子成为金属Li。持续的金属锂生成会在负极附近堆积、长大成树枝状的晶体,俗称枝晶。?随着负极的充满程度越高,LiC晶格留下的空格越少,从正极移动过来的Li+找到空格的机会就困难,时间就越长。如果充电速度不变的话,一样可能在负极表面形成局部的Li+堆积。因此,在充电的后半段必须逐步缩小充电电流。?枝晶的长大会刺破正负级之间的隔膜,形成短路。可以想象: ?充电的速度越快越危险; ?充电终止的电压越高也就越危险?充电的时间越长也越危险。?因此,充电控制和管理对锂电池尤为重要。锂电池的负极枝晶效应 4 由前所述,锂离子电池的电压过高或者过低都会影响锂电池的正常使用,甚至发生燃烧、爆炸等造成严重的后果。根据锂电池的特性,一般将锂离子电池电压的划分为以下几个区域,不同的电芯制造商虽有区别,但区别不大。===================== 高压危险区---------------保护线路过充保护电压(~) 高压警戒区--------------- 正常使用区---------------锂离子电池放电终止电压(~) 低压警戒区---------------保护线路过放保护电压(~) 低压危险区===================== 锂电池的电压区域划分 5 锂电池的控制保护电路?正常充电时,P+,P-端接充电器。MOS开关 T2打开,T1关闭。充电电流回路为: P+>>B+>>B->>D2>>T1>>P-。?正常放电时,P+,P-端接用电设备,如手机。 T1打开,T2关闭。放电回路为:B+>>P+>>P- >>D1>>T2>>B-。 6 锂电池的控制保护电路异常控制?随着充电的进行,电池电量及电压不断上升,如果不及时控制就可能进入高压警戒区,甚至危险区。?保护电路就需要准确的监测电池的电压,当进入警戒区时及时打开充电回路开关T1,切断充电回路。?反之,随着放电的进行,电池电量及电压不断下降, 如果不及时控制就可能进入低压警戒区和危险区。?保护电路就需要准确的监测电池的电压,当进入警戒区时及时打开充电回路开关T2,切断放电回路。 7 ?电流必须?瞬时值<5C,平均值< ?以上值和电极表面积、电解质、温度有关,不同制造商略有不同?,考虑到制造误差和温度漂移, ?充电终止后不能接受涓流充电?,不能任意延长。?违背上述原则都将产生“枝晶效应”,长期反复地违背这些规则,将会对电池的寿命产生极大的影响, 甚至有安全问题?据不完全统计,美国每年有70起手机锂离子电池的爆炸事故左图就是一个典型的充电示意,实线代表电流变化,虚线代表电压变化锂离子电池充电的几个基本原则 8 电芯和成品电池的测试要求?开路电压?交流内阻?充电容量?放电容量?充、放电循环寿命 9 电池保护电路的测试要求?保护功能及性能验证 ?保护电路对电池性能的影响 10 内容安排?典型的电池供电设备及应用?电池的特性及充放电的管理?安捷伦电源分析