什么是鋰電池過(guò)度保護(hù)?你知道鋰電池保護(hù)板工作原理嗎?
用電,除了方便之外,我們首要的關(guān)注點(diǎn)就是安全。鋰離子電池給設(shè)備供電的安全性能不容忽視,所以很多鋰電池廠家在制造鋰電池的時(shí)候都會(huì)加裝鋰電池保護(hù)板,用以防止鋰電池過(guò)充、過(guò)放以及短路等帶來(lái)的安全問(wèn)題。
鋰離子電池保護(hù)電路由保護(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)。
1.鋰電池過(guò)度充電保護(hù)
過(guò)度充電保護(hù)IC的原理為:當(dāng)外部充電器對(duì)鋰電池充電時(shí),為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,需終止充電狀態(tài)。此時(shí),保護(hù)IC需檢測(cè)電池電壓,當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時(shí)(假設(shè)電池過(guò)充點(diǎn)為4.25V)即激活過(guò)度充電保護(hù),將功率MOSFET由開(kāi)轉(zhuǎn)為切斷,進(jìn)而截止充電。
另外,還須注意因噪音所產(chǎn)生的過(guò)度充電檢出誤動(dòng)作,以免判定為過(guò)充保護(hù)。因此,需要設(shè)定延遲時(shí)間,并且延遲時(shí)間不能短于噪音的持續(xù)時(shí)間。
2.鋰電池過(guò)度放電保護(hù)
在過(guò)度放電的情況下,電解液因分解而導(dǎo)致鋰電池特性劣化,并造成充電次數(shù)的降低。采用鋰電池保護(hù)IC可以避免過(guò)度放電現(xiàn)象產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)功能。
過(guò)度放電保護(hù)IC的原理:為了防止鋰電池的過(guò)度放電狀態(tài),假設(shè)鋰電池接上負(fù)載,當(dāng)鋰電池電壓低于其過(guò)度放電電壓檢測(cè)點(diǎn)(假定為2.3V)時(shí)將激活過(guò)度放電保護(hù),使功率MOSFET由開(kāi)轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹?,以避免鋰電池過(guò)度放電現(xiàn)象產(chǎn)生,并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式,此時(shí)的電流僅0.1μA。
鋰電池保護(hù)板工作原理
鋰電池保護(hù)板作為鋰電芯的安全保護(hù)器件,既要在設(shè)備的正常工作電流范圍內(nèi)能可靠工作,又要在當(dāng)電池被意外短路或過(guò)流時(shí)能迅速動(dòng)作使電芯得到保護(hù)。在鋰電池保護(hù)板原理正常的情況下,Vdd為高電平,Vss,VM為低電平,DO、CO為高電平,當(dāng)Vdd,Vss,VM任何一項(xiàng)參數(shù)變換時(shí),DO或CO端的電平將發(fā)生變化。
鋰電池保護(hù)板根據(jù)使用IC,電壓等不同而電路及參數(shù)有所不同,保護(hù)板有兩個(gè)核心部件:一塊保護(hù)IC,它是由精確的比較器來(lái)獲得可靠的保護(hù)參數(shù);另外是MOSFET串在主充放電回路中擔(dān)當(dāng)高速開(kāi)關(guān),執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。
我們使用的鋰電池其實(shí)是由內(nèi)部幾個(gè)小的鋰電池并聯(lián)在一塊所組成的,在內(nèi)部鋰電池的縫隙間有幾塊像塑料一樣的隔板將它們隔開(kāi),這幾塊小塑料一樣的板其實(shí)是鋰電池保護(hù)板,其實(shí)鋰電池保護(hù)板并不是由塑料構(gòu)成的。
鋰電池保護(hù)板為什么能保護(hù)鋰電池?
1.鋰離子電池在電壓到4.2V時(shí),如果繼續(xù)充電,正極結(jié)構(gòu)會(huì)部分坍塌,永久性的損失容量,如果仍繼續(xù)充電,容易產(chǎn)生枝晶,刺破隔膜,導(dǎo)致電芯正負(fù)極短路,進(jìn)而引發(fā)燃燒爆炸;
2.鋰離子電池在電壓低到2.4V時(shí),部分材料會(huì)被動(dòng)損壞,如果繼續(xù)放電,既會(huì)造成容量的損失,更會(huì)造成壽命的損失。一般深度放電到2.75V就截止,而3V到2.75V只占3%,所以一般都做到3V保護(hù);
3.鋰離子比較活躍,如果溫度過(guò)高,會(huì)大大降低電池的壽命;
4.電流也會(huì)對(duì)電芯產(chǎn)生影響,比如放電時(shí)電流過(guò)大,正負(fù)極發(fā)生反應(yīng)時(shí)序混亂,容易導(dǎo)致類(lèi)似于過(guò)充電壓,產(chǎn)生枝晶,造成報(bào)廢。
基于以上四點(diǎn),保護(hù)板需要做到充放電電壓保護(hù),電流保護(hù),溫度保護(hù)等;做到以上幾點(diǎn)保護(hù)板自然就能對(duì)鋰電池產(chǎn)生保護(hù)。
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