鋰電池保護(hù)專用集成電路DW01，充、放電控制MOSFET1(內(nèi)含兩只N溝道MOSFET)等部分組成，單體鋰電池接在B+和B-之間，電池組從P+和P-輸出電壓。充電時(shí)，充電器輸出電壓接在P+和P-之間，電流從P+到單體電池的B+和B-，再經(jīng)過(guò)充電控制MOSFET到P-。在充電過(guò)程中，當(dāng)單體電池的電壓超過(guò)4.35V時(shí)，專用集成電路DW01的OC腳輸出信號(hào)使充電控制MOSFET關(guān)斷，鋰電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過(guò)充電而損壞。放電過(guò)程中，當(dāng)單體電池的電壓降到2.30V時(shí)，DW01的OD腳輸出信號(hào)使放電控制MOSFET關(guān)斷，鋰電池立即停止放電，從而防止鋰電池因過(guò)放電而損壞，DW01的CS腳為電流檢測(cè)腳，輸出短路時(shí)，充放電控制MOSFET的導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，DW01輸出信號(hào)使充放電控制MOSFET迅速關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)電流或短路保護(hù)。

鋰電池過(guò)充電、過(guò)放電、短路保護(hù)電路詳解以及優(yōu)勢(shì)和種類

1.高的能量密度

2.高的工作電壓

3.無(wú)記憶效應(yīng)

4.循環(huán)壽命長(zhǎng)

5.無(wú)污染

6.重量輕

7.自放電小

鋰聚合物電池具有哪些優(yōu)點(diǎn)?

1.無(wú)電池漏液?jiǎn)栴},其電池內(nèi)部不含液態(tài)電解液,使用膠態(tài)的固體。

2.可制成薄型電池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。

3.電池可設(shè)計(jì)成多種形狀

4.電池可彎曲變形：高分子電池最大可彎曲900左右

5.可制成單顆高電壓：液態(tài)電解質(zhì)的電池僅能以數(shù)顆電池串聯(lián)得到高電壓，高分子電池由于本身無(wú)液體，可在單顆內(nèi)做成多層組合來(lái)達(dá)到高電壓。

7.容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍

IEC規(guī)定鋰電池標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命測(cè)試為:

電池以0.2C放至3.0V/支后

1.1C恒流恒壓充電到4.2V截止電流20mA擱置1小時(shí)再以0.2C放電至3.0V(一個(gè)循環(huán))

反復(fù)循環(huán)500次后容量應(yīng)在初容量的60%以上

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)荷電保持測(cè)試為(IEC無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)).

電池在25攝氏度條件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒壓充電到4.2V,截止電流10mA,在溫度為20+_5下儲(chǔ)存28天后,再以0.2C放電至2.75V計(jì)算放電容量

自放電又稱荷電保持能力，它是指在開(kāi)路狀態(tài)下，電池儲(chǔ)存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。一般而言，自放電主要受制造工藝，材料，儲(chǔ)存條件的影響自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一。一般而言，電池儲(chǔ)存溫度越低，自放電率也越低，但也應(yīng)注意溫度過(guò)低或過(guò)高均有可能造成電池?fù)p壞無(wú)法使用，BYD常規(guī)電池要求儲(chǔ)存溫度范圍為-20~45。電池充滿電開(kāi)路擱置一段時(shí)間后，一定程度的自放電屬于正常現(xiàn)象。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鎳鎘及鎳氫電池充滿電后，在溫度為20度濕度為65%條件下，開(kāi)路擱置28天，0.2C放電時(shí)間分別大于3小時(shí)和3小時(shí)15分即為達(dá)標(biāo)。

與其它充電電池系統(tǒng)相比，含液體電解液太陽(yáng)能電池的自放電率明顯要低，在25下大約為10%/月。

電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí),電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力,一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,由于充電電池內(nèi)阻很小,測(cè)直流內(nèi)阻時(shí)由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內(nèi)阻,故無(wú)法測(cè)出其真實(shí)值,而測(cè)其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出真實(shí)的內(nèi)值.

交流內(nèi)阻測(cè)試方法為:利用電池等效于一個(gè)有源電阻的特點(diǎn),給電池一個(gè)1000HZ,50mA的恒定電流,對(duì)其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測(cè)量其阻值.

電池的內(nèi)壓是由于充放電過(guò)程中產(chǎn)生的氣體所形成的壓力.主要受電池材料制造工藝,結(jié)構(gòu)等使用過(guò)程因素影響.一般電池內(nèi)壓均維持在正常水平,在過(guò)充或過(guò)放情況下,電池內(nèi)壓有可能會(huì)升高:

如果復(fù)合反應(yīng)的速度低于分解反應(yīng)的速度,產(chǎn)生的氣體來(lái)不及被消耗掉,就會(huì)造成電池內(nèi)壓升高.

鋰電池內(nèi)壓測(cè)試為:(UL標(biāo)準(zhǔn))

模擬電池在海拔高度為15240m的高空(低氣壓11.6kPa)下,檢驗(yàn)電池是否漏液或發(fā)鼓.

具體步驟:將電池1C充電恒流恒壓充電到4.2V,截止電流10mA,然后將其放在氣壓為11.6Kpa,溫度為(20+_3)的低壓箱中儲(chǔ)存6小時(shí),電池不會(huì)爆炸,起火,裂口,漏液.

在所有的環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境溫度有關(guān)，電極/電解液界面被視為電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應(yīng)率也下降，假設(shè)電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會(huì)下降。如果溫度上升則相反，即電池輸出功率會(huì)上升，溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會(huì)受到影響。但溫度太高，超過(guò)45，會(huì)破壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡，導(dǎo)致副反應(yīng)

為了防止電池過(guò)充，需要對(duì)充電終點(diǎn)進(jìn)行控制，當(dāng)電池充滿時(shí)，會(huì)有一些特別的信息可利用來(lái)判斷充電是否達(dá)到終點(diǎn)。一般有以下六種方法來(lái)防止電池被過(guò)充：

1.峰值電壓控制:通過(guò)檢測(cè)電池的峰值電壓來(lái)判斷充電的終點(diǎn);

2.dT/dt控制:通過(guò)檢測(cè)電池峰值溫度變化率來(lái)判斷充電的終點(diǎn);

3.T控制:電池充滿電時(shí)溫度與環(huán)境溫度之差會(huì)達(dá)到最大;

4.-V控制:當(dāng)電池充滿電達(dá)到一峰值電壓后,電壓會(huì)下降一定的值

5.計(jì)時(shí)控制:通過(guò)設(shè)置一定的充電時(shí)間來(lái)控制充電終點(diǎn),一般設(shè)定要充進(jìn)130%標(biāo)稱容量所需的時(shí)間來(lái)控制;

6.TCO控制:考慮電池的安全和特性應(yīng)當(dāng)避免高溫(高溫電池除外)充電,因此當(dāng)電池溫度升高60時(shí)應(yīng)當(dāng)停止充電。

過(guò)充電是指電池經(jīng)一定充電過(guò)程充滿電后，再繼續(xù)充電的行為。

由于在設(shè)計(jì)時(shí)，負(fù)極容量比正極容量要高，因此，正極產(chǎn)生的氣體透過(guò)隔膜紙與負(fù)極產(chǎn)生的鎘復(fù)合。故一般情況下，電池的內(nèi)壓不會(huì)有明顯升高，但如果充電電流過(guò)大，或充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的氧氣來(lái)不及被消耗，就可能造成內(nèi)壓升高，電池變形，漏液，等不良現(xiàn)象。同時(shí)，其電性能也會(huì)顯著降低。

電池放完內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電量，電壓達(dá)到一定值后，繼續(xù)放電就會(huì)造成過(guò)放電，通常根據(jù)放電電流來(lái)確定放電截止電壓。0.2C-2C放電一般設(shè)定1.0V/支,3C以上如5C或10C放電設(shè)定為0.8V/支,電池過(guò)放可能會(huì)給電池帶來(lái)災(zāi)難性的后果,特別是大電流過(guò)放，或反復(fù)過(guò)放對(duì)電池影響更大。一般而言，過(guò)放電會(huì)使電池內(nèi)壓升高，正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復(fù)，容量也會(huì)有明顯衰減。

不同容量的電池組合在一起使用會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題?

如果將不同容量或新舊電池混在一起使用,有可能出現(xiàn)漏液,零電壓等現(xiàn)象。這是由于充電過(guò)程中，容量差異導(dǎo)致充電時(shí)有些電池被過(guò)充，有些電池未充滿電，放電時(shí)有容量高的電池未放完電，而容量低的則被過(guò)放。如此惡性循環(huán)，電池受到損害而漏液或低(零)電壓。

電池內(nèi)的任何部分的固態(tài)物質(zhì)瞬間排出，被推至離電池25cm以上的距離，稱為爆炸。判別電池爆炸與否，采用下述條件實(shí)驗(yàn)。將一網(wǎng)罩住實(shí)驗(yàn)電池，電池居于正中，距網(wǎng)罩任何一邊為25cm。網(wǎng)的密度為6-7根/cm，網(wǎng)線采用直徑為0.25mm的軟鋁線，如果實(shí)驗(yàn)無(wú)固體部分通過(guò)網(wǎng)罩，證明該電池未發(fā)生爆炸。

由于電池在生產(chǎn)過(guò)程中，從涂膜開(kāi)始到成為成品要經(jīng)過(guò)很多道工序。即使經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時(shí)間，也會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的差異。如同一位母親生的雙胞胎，剛生下時(shí)可能長(zhǎng)得一模一樣，做為母親都很難分辨。然而，在兩個(gè)孩子不斷成長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的差異鋰動(dòng)力電池也是這樣。使用一段時(shí)間產(chǎn)生差異后，采用整體電壓控制的方式是難以適用于鋰動(dòng)力電池的，如一個(gè)36V的電池堆，必須用10只電池串聯(lián)。整體的充電控制電壓是42V，而放電控制電壓是26V。用整體電壓控制方式，初始使用階段由于電池一致性特別好，也許不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。在使用一段時(shí)間以后電池內(nèi)阻和電壓產(chǎn)生波動(dòng)，形成不一致的狀態(tài)，(不一致是絕對(duì)的，一致性是相對(duì)的)這種時(shí)候仍然使用整體電壓控制是不能達(dá)到其目的的。例如10只電池放電時(shí)其中兩只電池的電壓在2.8V，四只電池的電壓是3.2V，四只是3.4V，現(xiàn)在的整體電壓是32V，我們讓它繼續(xù)放電一直工作到26V。這樣，那兩只2.8V的電池就低于2.6V處于了過(guò)放狀態(tài)。鋰電池幾次過(guò)放就等于報(bào)廢。反之，用整體電壓控制充電的方式進(jìn)行充電，也會(huì)出現(xiàn)過(guò)充的狀況。比如用上述10只電池當(dāng)時(shí)的電壓狀態(tài)進(jìn)行充電。整體電壓達(dá)到42V時(shí)，那兩只2.8V的電池處于\"饑餓\"的狀態(tài)，而迅速吸收電量，就會(huì)超過(guò)4.2V，而過(guò)充的超過(guò)4.2V的電池，不僅由于電壓過(guò)高產(chǎn)生報(bào)廢，甚至還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，這就是鋰動(dòng)力電池的特性。

鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V)。充滿電時(shí)的終止充電電壓與電池陽(yáng)極材料有關(guān)：陽(yáng)極材料為石墨的4.2V;陽(yáng)極材料為焦炭的4.1V。不同陽(yáng)極材料的內(nèi)阻也不同，焦炭陽(yáng)極的內(nèi)阻略大，其放電曲線也略有差別，如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。現(xiàn)在使用的大部分是4.2V的，鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V～2.75V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同)。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過(guò)放，過(guò)放對(duì)電池會(huì)有損害。

便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增，并且開(kāi)發(fā)出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外，還有近年來(lái)開(kāi)發(fā)的鋰電池。本文主要介紹有關(guān)鋰電池的基本知識(shí)。這包括它的特性、主要參數(shù)、型號(hào)的意義、應(yīng)用范圍及使用注意事項(xiàng)等。