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如何設(shè)計安全的鐵鋰離子電池保護(hù)電路

鉅大LARGE  |  點擊量:755次  |  2021年02月05日  

隨著鋰離子電池在各個行業(yè)用量的迅速激增,電池的安全性能也日益突出,不僅要求鋰離子電池具有優(yōu)異的充、放電性能,還要求具有更高的安全性能。鋰離子電池的性能重要取決于所用電池內(nèi)部材料的結(jié)構(gòu)和性能。這些電池內(nèi)部材料包括負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜和正極材料等。其中正、負(fù)極材料的選擇和質(zhì)量直接決定鋰離子電池的性能與價格。因此廉價、高性能的正、負(fù)極材料的研究一直是鋰離子電池行業(yè)發(fā)展的重點。


鐵鋰離子電池的保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC協(xié)同完成,保護(hù)板由電子元件組成,在-40℃~+85℃的環(huán)境下時刻準(zhǔn)確地監(jiān)視電芯的電壓和充放電回路的電流,并及時控制電流回路的通斷;PTC的重要用途是在高溫環(huán)境下進(jìn)行保護(hù),防止電池發(fā)生燃燒、爆炸等惡性事故。


鋰離子電池保護(hù)電路通常由控制IC、MOs開關(guān)管、熔斷保險絲、電阻、電容等元件組成,如圖2所示。正常的情況下,控制IC輸出信號控制MOs開關(guān)管導(dǎo)通,使電芯與外電路導(dǎo)通,當(dāng)電芯電壓或回路電流超過規(guī)定值時,它立即控制MOS管關(guān)斷,以保護(hù)電芯的安全。


鋰離子電池要做過電壓充電保護(hù)、過電壓放電保護(hù)、過流放電保護(hù)、短路保護(hù)等。所以我們在設(shè)計鋰離子電池保護(hù)電路的時候,至少要實現(xiàn)以上保護(hù)功能。


鋰離子電池保護(hù)電路設(shè)計


由于鐵鋰離子電池的化學(xué)特性,在正常使用過程中,其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng),但在某些條件下,如對其過充電、過放電和過電流將會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后,會嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命,并可能出現(xiàn)大量氣體,使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題,因此所有的鐵鋰離子電池都要一個保護(hù)電路,用于對電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測,并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。


鐵鋰離子電池保護(hù)電路包括過度充電保護(hù)、過電流/短路保護(hù)和過放電保護(hù),要求過充電保護(hù)高精密度、保護(hù)IC功耗低、高耐壓以及零伏可充電等特性。


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