專家剖析:鋰離子二次電池的過充保護及放電平衡
發布時間:2014-12-11 責任編輯:echolady
【導讀】根據相關研究機構的統計,我國在2013年的手機銷售市場份額將近4億台。隨著智能時代的到來,智能手機電池的要求也日益嚴苛。為保證手機的正常使用,配備高容量電池勢在必行。
根據相關研究機構的統計結果顯示,2013年中國市場手機銷量3.827億部,其中智能手機銷量高達3.292億部,中國已基本完成對傳統功能手機的替代進程。隨著智能手機以及新4G LTE網絡時代的到來,對智能手機電池的要求必將更高更嚴苛,由於具有更大的屏幕尺寸,更複雜的功能,必將帶來功耗的增加。為保證手機正常使用,配備高容量電池已不可避免。從市場上各家主打手機產品來看,3000mAH左右產品已經非常普遍。
新4G LTE網wang絡luo無wu論lun采cai用yong何he種zhong低di功gong耗hao的de技ji術shu,電dian量liang的de消xiao耗hao都dou是shi一yi個ge大da問wen題ti,這zhe也ye帶dai來lai配pei備bei更geng高gao容rong量liang電dian池chi的de需xu求qiu。而er根gen據ju手shou機ji研yan發fa工gong程cheng師shi反fan饋kui,除chu了le要yao求qiu大da容rong量liang電dian池chi以yi滿man足zu續xu航hang要yao求qiu外wai,同tong時shi還hai需xu要yao電dian池chi在zai放fang電dian能neng力li方fang麵mian可ke以yi支zhi持chi更geng高gao的de持chi續xu放fang電dian電dian流liu以yi及ji瞬shun時shi大da電dian流liu。而er這zhe些xie高gao放fang電dian電dian流liu的de應ying用yong要yao求qiu與yu電dian池chi本ben身shen的de安an全quan測ce試shi又you存cun在zai一yi定ding的de衝chong突tu。因yin此ci,如ru何he找zhao到dao他ta們men之zhi間jian的de平ping衡heng點dian,對dui於yu電dian池chi開kai發fa設she計ji者zhe就jiu顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。
為了更好的說明二者的關係,首先要了解鋰離子電池保護電路,如下圖:
其中有1級的主動保護IC+MOSFET和 2級的被動保護器PPTC或者MHP-TA

UL2054對電池內部元件的短路原則及例外項條款規定,如果是非認證的保護器件,測試過程中會被短路掉。
Fault原則如下:
a.有安規認證的器件不Fault;
b.任何非認證的保護元件會被Fault(短路),通常如Mosfet,電流檢測電阻在測試時會被短路;
UL2054過充試驗方法為,用於測試的樣品電池以10*C5(2C)(一些製造廠商要求更為嚴格要求以1C)的恒定電流充電,每個電池或電芯都要貼上熱耦合組件,然後充電直到電池或電芯爆炸,漏液,或外殼表麵的溫度恢複到環境溫度或者達到穩定的狀態。在測試中,過流和熱保護裝置必須要經過安規認證,沒有經過認可的保護裝置則應將其短路。UL2054的指標要求為不起火、不爆炸。
分析上述安規測試要求,可以確定,在二次被動保護器的選擇上,器件保護點越低越有利於起到保護效果。體現在PPTC器件上,既是器件的動作電流(Itrip)越小,越容易過測試;體現在溫度感測雙金屬片器件MHP-TA上,則是器件本身動作溫度點越低,越容易動作,更容易通過測試。
但在實際應用端卻剛好相反,通常要求電池可以滿足短時間維持高電流供電不斷電,甚至要求在高溫(達到60攝氏度)條件下維持較高電流(4A)不動作。這體現在保護器件本身即要求PPTC在高溫情況下具有大的保持電流(Ihold)。這兩方麵的要求存在一定矛盾,片麵的保證某一方麵都是不能保證產品安全及實際應用的。
被動保護器件MHP-TA和PPTC的選型與實際應用條件、結構設計、參can考kao的de測ce試shi標biao準zhun等deng有you著zhe極ji其qi密mi切qie的de聯lian係xi,需xu找zhao到dao一yi個ge二er者zhe的de平ping衡heng點dian。這zhe就jiu要yao求qiu電dian池chi開kai發fa設she計ji人ren員yuan在zai開kai發fa前qian期qi即ji與yu保bao護hu器qi件jian供gong應ying商shang進jin行xing充chong分fen溝gou通tong,同tong時shi配pei合he充chong分fen的de實shi驗yan驗yan證zheng,以yi達da到dao既ji滿man足zu安an規gui測ce試shi的de安an全quan要yao求qiu,又you符fu合he實shi際ji應ying用yong。而erTE作為電路保護行業引領者,在鋰離子電池保護器件的開發及應用方麵有著多年的經驗,其生產的PPTC和MHP-TA已被大量應用在國內外手機電池廠商中。
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