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  1.锂电池知识

  锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
  锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。
  结构主要包括两部分:电芯和保护板

  锂电池优点:
  高能量密度
  锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的20-30%,镍氢的35-50%。
  高电压
  一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
  无污染
  锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
  不含金属锂
  锂离子电池不含金属锂,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
  循环寿命高
  在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次,磷酸亚铁锂(以下称磷铁)则可以达到2000次。
  无记忆效应
  记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
  快速充电
  使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器,可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电;而新开发的磷铁锂电,已经可以在35分钟内充满电。

  锂电池结构:


  锂电池材料:
  正极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂等及其混合物)
  负极材料(人造石墨、改性天然石墨等)
  隔膜材料(聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或两者复合膜)
  电解液(EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶剂和六氟磷酸锂配成的溶液)
  正负极端子(正负极耳)
  外壳(钢壳、铝壳、铝塑膜)
  工作原理:
  手机锂电池分类比较:

  2.锂电保护板

  针对可充电(一般指锂电池)起保护作用的集成电路板。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块带采样电阻的保护板和一片电流保险器出现。



  锂电保护板的作用:过充电保护、过放电保护、过电流保护、短路保护、过温度保护、均衡功能、
  扩展功能:电量计量(显示),数据通讯

   过充保护功能
  过充保护功能是指电芯在达到过充电检测电压时,禁止由充电器继续充电。即,控制过充电的MOS管进入关断状态,停止充电。
  过放保护功能
  过放电保护功能是在电池电压变低达到过放电检测电压时,停止对负载放电。将控制过放的MOS管进入关断状态,禁止其放电。该过程正好与过充电检测时的动作相反。
  过流保护功能
  过电流保护功能是电芯在大电流放电时系统停止对负载放电。将控制放电的MOS管进入关断状态,停止其继续放电。此功能目的在于保护电芯及MOS管,确保电池在工作状态下的安全性。过电流检测之后,电池与负载脱离后将恢复到常态,可以再充电或放电。
  短路保护功能
  其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样
  保护板的组成:
  保护板元件通常包括电源管理IC、MOS及周围的电阻、电容器件,或可能附加有NTC、ID存储器及FUSE、PTC保护器件等。

  保护板常规项目指标:
  导通电阻值
  定义:当充电(放电)电流为500mA时,MOS管导通下的保护板阻抗。
  由于通讯设备的工作频率较高,数据传输要求误码率低,其脉冲串的上升及下降沿陡,故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高,因此保护板的MOS管开关导通时电阻要小,单节电芯保护板通常在<60mΩ。
  自耗电流值
  定义:IC工作电压为3.6V,空载状态下,流经保护IC的工作电流,一般极小.
  保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间,通常规定保护板的自耗电流小于10微安.
  电流能力
  保护板作为锂电芯的安全保护器件,既要在设备的正常工作电流范围内,能可靠工作,又要在当电池被意外短路或过流时能迅速动作,使电芯得到保护.
  机械性能、温度适应能力、抗静电能力
  保护板必须能通过规定的震动,冲击试验;
  保护板在-40到85度能安全工作;
  在RH在30%-45%的环境下,能经受±8KV的非接触ESD静电测试,能经受±4KV的接触ESD静电测试。
  保护板电路原理:
  带均衡保护板电路原理:
  均衡是为了使得每颗电芯都能得到保护,实现充分的充电与放电,保持电芯过充过放保护一致性。

  3.锂电池介绍
  锂电应用-笔记本
  电芯:2并3串(最常见)、2并4串、2并2串、3并3串和3并4串(比较少见)
保护板:多串,方案商较多为精工、TI。

锂电应用-手机
电芯:目前一般较多使用聚合物锂电池,少量采用锂离子电池,根据容量不同决定大小以及内部电芯数量
保护板:单串or多串(具体根据电芯需求选择),方案较多;TI、O2、精工、理光、富晶、比亚迪等。
锂电应用-动力电池
应用于电动工具、电动汽车等领域,应用较为广泛。
电芯容量极大,输出功率更高。