鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:8743次 | 2019年05月24日
詳解鋰電池過充電、過放電、短路保護(hù)電路
該電路首要由鋰電池維護(hù)專用集成電路DW01,充、放電操控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)過充電操控MOSFET到P-。
在充電進(jìn)程中,當(dāng)單體電池的電壓超越4.35V時(shí),專用集成電路DW01的OC腳輸出信號(hào)使充電操控MOSFET關(guān)斷,鋰電池當(dāng)即中止充電,然后防止鋰電池因過充電而損壞。
放電進(jìn)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)使放電操控MOSFET關(guān)斷,鋰電池當(dāng)即中止放電,然后防止鋰電池因過放電而損壞,DW01的CS腳為電流檢測(cè)腳,輸出短路時(shí),充放電操控MOSFET的導(dǎo)通壓降劇增,CS腳電壓敏捷升高,DW01輸出信號(hào)使充放電操控MOSFET敏捷關(guān)斷,然后完成過電流或短路維護(hù)。
二次鋰電池的優(yōu)勢(shì)是什么?
1.高的能量密度
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2.高的作業(yè)電壓
3.無回憶效應(yīng)
4.循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)
5.無污染
6.分量輕
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
7.自放電小
鋰聚合物電池具有哪些優(yōu)點(diǎn)?
1.無電池漏液?jiǎn)栴},其電池內(nèi)部不含液態(tài)電解液,運(yùn)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,高分子電池因?yàn)樽陨頍o液體,可在單顆內(nèi)做成多層組合來到達(dá)高電壓;
6.容量將比相同大小的鋰離子電池高出一倍。
IEC規(guī)則鋰電池規(guī)范循環(huán)壽數(shù)測(cè)驗(yàn)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));
重復(fù)循環(huán)500次后容量應(yīng)在初容量的60%以上;
國(guó)家規(guī)范規(guī)則鋰電池的規(guī)范荷電堅(jiān)持測(cè)驗(yàn)為(IEC無相關(guān)規(guī)范);
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下貯存28天后,再以0.2C放電至2.75V核算放電容量。
什么是二次電池的自放電不同類型電池的自放電率是多少?
自放電又稱荷電堅(jiān)持才能,它是指在開路狀態(tài)下,電池貯存的電量在必定環(huán)境條件下的堅(jiān)持才能。一般來說,自放電首要受制造工藝,資料,貯存條件的影響自放電是衡量電池功能的首要參數(shù)之一。
一般來說,電池貯存溫度越低,自放電率也越低,但也應(yīng)注意溫度過低或過高均有或許形成電池?fù)p壞無法運(yùn)用,BYD常規(guī)電池要求貯存溫度規(guī)模為-20~45。電池充溢電開路擱置一段時(shí)刻后,必定程度的自放電歸于正?,F(xiàn)象。IEC規(guī)范規(guī)則鎳鎘及鎳氫電池充溢電后,在溫度為20度濕度為65%條件下,開路擱置28天,0.2C放電時(shí)刻分別大于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,含液體電解液太陽能電池的自放電率明顯要低,在25下大約為10%/月。
什么是電池的內(nèi)阻,怎樣丈量?
電池的內(nèi)阻是指電池在作業(yè)時(shí),電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,一般分為溝通內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,因?yàn)槌潆婋姵貎?nèi)阻很小,測(cè)直流內(nèi)阻時(shí)因?yàn)殡姌O容量極化,發(fā)作極化內(nèi)阻,故無法測(cè)出其實(shí)在值,而測(cè)其溝通內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出實(shí)在的內(nèi)值。
溝通內(nèi)阻測(cè)驗(yàn)辦法為:運(yùn)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然后精確地丈量其阻值。
什么是電池的內(nèi)壓電池,正常內(nèi)壓一般為多少?
電池的內(nèi)壓是因?yàn)槌浞烹娺M(jìn)程中發(fā)作的氣體所形成的壓力。首要受電池資料制造工藝,結(jié)構(gòu)等運(yùn)用進(jìn)程因素影響。一般電池內(nèi)壓均維持在正常水平,在過充或過放情況下,電池內(nèi)壓有或許會(huì)升高。
假如復(fù)合反響的速度低于分化反響的速度,發(fā)作的氣體來不及被消耗掉,就會(huì)形成電池內(nèi)壓升高。
什么是內(nèi)壓測(cè)驗(yàn)?
鋰電池內(nèi)壓測(cè)驗(yàn)為:(UL規(guī)范)
模仿電池在海拔高度為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)的低壓箱中貯存6小時(shí),電池不會(huì)爆破,起火,裂口,漏液。
環(huán)境溫度對(duì)電池功能有何影響?
在所有的環(huán)境因素中,溫度對(duì)電池的充放電功能影響最大,在電極/電解液界面上的電化學(xué)反響與環(huán)境溫度有關(guān),電極/電解液界面被視為電池的心臟。假如溫度下降,電極的反響率也下降,假定電池電壓堅(jiān)持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會(huì)下降。假如溫度上升則相反,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,電池充放電功能也會(huì)受到影響。但溫度太高,超越45,會(huì)損壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡,導(dǎo)致副反響。
過充電的操控辦法有哪些?
為了防止電池過充,需要對(duì)充電結(jié)尾進(jìn)行操控,當(dāng)電池充溢時(shí),會(huì)有一些特別的信息可運(yùn)用來判斷充電是否到達(dá)結(jié)尾。一般有以下六種辦法來防止電池被過充:
1.峰值電壓操控:經(jīng)過檢測(cè)電池的峰值電壓來判斷充電的結(jié)尾;
2.dT/dt操控:經(jīng)過檢測(cè)電池峰值溫度改變率來判斷充電的結(jié)尾;
3.T操控:電池充溢電時(shí)溫度與環(huán)境溫度之差會(huì)到達(dá)最大;
4.-V操控:當(dāng)電池充溢電到達(dá)一峰值電壓后,電壓會(huì)下降必定的值;
5.計(jì)時(shí)操控:經(jīng)過設(shè)置必定的充電時(shí)刻來操控充電結(jié)尾,一般設(shè)定要充進(jìn)130%標(biāo)稱容量所需的時(shí)刻來操控;
6.TCO操控:考慮電池的安全和特性應(yīng)當(dāng)防止高溫(高溫電池在外)充電,因而當(dāng)電池溫度升高60時(shí)應(yīng)當(dāng)中止充電。
什么是過充電,對(duì)電池功能有何影響?
過充電是指電池經(jīng)必定充電進(jìn)程充溢電后,再持續(xù)充電的行為。
因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí),負(fù)極容量比正極容量要高,因而,正極發(fā)作的氣體透過隔閡紙與負(fù)極發(fā)作的鎘復(fù)合。故一般情況下,電池的內(nèi)壓不會(huì)有明顯升高,但假如充電電流過大,或充電時(shí)刻過長(zhǎng),發(fā)作的氧氣來不及被消耗,就或許形成內(nèi)壓升高,電池變形,漏液,等不良現(xiàn)象。同時(shí),其電功能也會(huì)明顯降低。
什么是過放電,對(duì)電池功能有何影響?
電池放完內(nèi)部貯存的電量,電壓到達(dá)必定值后,持續(xù)放電就會(huì)形成過放電,一般根據(jù)放電電流來確定放電截止電壓。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,電池過放或許會(huì)給電池帶來災(zāi)難性的結(jié)果,特別是大電流過放,或重復(fù)過放對(duì)電池影響更大。一般來說,過放電會(huì)使電池內(nèi)壓升高,正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受到損壞,即便充電也只能部分康復(fù),容量也會(huì)有明顯衰減。
不同容量的電池組合在一起運(yùn)用,會(huì)呈現(xiàn)什么問題?
假如將不同容量或新舊電池混在一起運(yùn)用,有或許呈現(xiàn)漏液,零電壓等現(xiàn)象。這是因?yàn)槌潆娺M(jìn)程中,容量差異導(dǎo)致充電時(shí)有些電池被過充,有些電池未充溢電,放電時(shí)有容量高的電池未放完電,而容量低的則被過放。如此惡性循環(huán),電池受到危害而漏液或低(零)電壓。
什么是電池的爆破,怎樣預(yù)防電池爆破?
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以上的間隔,稱為爆破。判別電池爆破與否,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,假如實(shí)驗(yàn)無固體部分經(jīng)過網(wǎng)罩,證明該電池未發(fā)作爆破。
鋰電池串聯(lián)問題
因?yàn)殡姵卦诔霎a(chǎn)進(jìn)程中,從涂膜開始到成為制品要經(jīng)過很多道工序。即便經(jīng)過嚴(yán)厲的檢測(cè)程序,使每組電源的電壓、電阻、容量共同,但運(yùn)用一段時(shí)刻,也會(huì)發(fā)作這樣或那樣的差異。如同一位母親生的雙胞胎,剛生下時(shí)或許長(zhǎng)得如出一轍,做為母親都很難分辯。但是,在兩個(gè)孩子不斷成長(zhǎng)時(shí),就會(huì)發(fā)作這樣或那樣的差異鋰動(dòng)力電池也是這樣。
運(yùn)用一段時(shí)刻發(fā)作差異后,采用全體電壓操控的辦法是難以適用于鋰動(dòng)力電池的,如一個(gè)36V的電池堆,必須用10只電池串聯(lián)。全體的充電操控電壓是42V,而放電操控電壓是26V。用全體電壓操控辦法,初始運(yùn)用階段因?yàn)殡姵毓餐蕴貏e好,也許不會(huì)呈現(xiàn)什么問題。在運(yùn)用一段時(shí)刻今后電池內(nèi)阻和電壓發(fā)作動(dòng)搖,形成不共同的狀態(tài),(不共同是絕對(duì)的,共同性是相對(duì)的)這種時(shí)候仍然運(yùn)用全體電壓操控是不能到達(dá)其意圖的。
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,四僅僅3.4V,現(xiàn)在的全體電壓是32V,我們讓它持續(xù)放電一直作業(yè)到26V。這樣,那兩只2.8V的電池就低于2.6V處于了過放狀態(tài)。鋰電池幾次過放就等于作廢。反之,用全體電壓操控充電的辦法進(jìn)行充電,也會(huì)呈現(xiàn)過充的狀況。比如用上述10只電池其時(shí)的電壓狀態(tài)進(jìn)行充電。
全體電壓到達(dá)42V時(shí),那兩只2.8V的電池處于"饑餓"的狀態(tài),而敏捷吸收電量,就會(huì)超越4.2V,而過充的超越4.2V的電池,不只因?yàn)殡妷哼^高發(fā)作作廢,乃至還會(huì)發(fā)作危險(xiǎn),這就是鋰動(dòng)力電池的特性。
鋰離子電池的額外電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V)。充溢電時(shí)的停止充電電壓與電池陽極資料有關(guān):陽極資料為石墨的4.2V;陽極資料為焦炭的4.1V。不同陽極資料的內(nèi)阻也不同,焦炭陽極的內(nèi)阻略大,其放電曲線也略有不同,如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池?,F(xiàn)在運(yùn)用的大部分是4.2V的,鋰離子電池的停止放電電壓為2.5V~2.75V(電池廠給出作業(yè)電壓規(guī)?;蚪o出停止放電電壓,各參數(shù)略有不同)。低于停止放電電壓持續(xù)放電稱為過放,過放對(duì)電池會(huì)有危害。
便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛開展,各種電池的用量大增,并且開宣布許多新式電池。除大家較了解的高功能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外,還有近年來開發(fā)的鋰電池。本文首要介紹有關(guān)鋰電池的基本知識(shí)。這包含它的特性、首要參數(shù)、類型的意義、運(yùn)用規(guī)模及運(yùn)用注意事項(xiàng)等。
鋰是一種金屬元素,其化學(xué)符號(hào)為L(zhǎng)i(其英文名為lithium),是一種銀白色、非常柔軟、化學(xué)功能生動(dòng)的金屬,在金屬中是最輕的。它除了運(yùn)用于原子能工業(yè)外,可制造特種合金、特種玻璃(電視機(jī)上用的熒光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。
鋰電池也分紅兩大類:不行充電的及可充電的兩類。不行充電的電池稱為一次性電池,它只能將化學(xué)能一次性地轉(zhuǎn)化為電能,不能將電能復(fù)原回化學(xué)能(或許復(fù)原功能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來,在運(yùn)用時(shí),再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能,它是可逆的,如電能化學(xué)能鋰電池的首要特點(diǎn)。
靈巧型便攜式電子產(chǎn)品要求尺度小分量輕,但電池的尺度及分量與其它電子元器件相比往往是最大的及最重的。例如,想當(dāng)年的“大哥大”是相當(dāng)“粗大、笨重”,而今天的手機(jī)是如此的輕巧。其中電池的改善是起了重要作用的:曩昔是鎳鎘電池,現(xiàn)在是鋰離子電池。
鋰電池的最大特點(diǎn)是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位分量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時(shí);kg是千克(分量單位),L是升(體積單位)。這兒舉一個(gè)例來闡明:5號(hào)鎳鎘電池的額外電壓為1.2V,其容量為800mAh,則其能量為0.96Wh(1.2V×0.8Ah)。相同尺度的5號(hào)鋰-二氧化錳電池的額外電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為3.6Wh。這兩種電池的體積是相同的,則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍!
一節(jié)5號(hào)鎳鎘電池約重23g,而一節(jié)5號(hào)鋰-二氧化錳電池約重18g。一節(jié)鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節(jié)鎳鎘電池才2.4V。所以采用鋰電池時(shí)電池?cái)?shù)量少(使便攜式電子產(chǎn)品體積減小分量減輕),并且電池的作業(yè)壽數(shù)長(zhǎng)。
別的,鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、作業(yè)溫度規(guī)模寬、自放電率低、貯存壽數(shù)長(zhǎng)、無回憶效應(yīng)及無公害等優(yōu)點(diǎn)。
鋰電池的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,所以現(xiàn)在尚不能普遍運(yùn)用,首要運(yùn)用于掌上核算機(jī)、PDA、通信設(shè)備、照相機(jī)、衛(wèi)星、特種、特種、儀器等。隨著技術(shù)的開展、工藝的改善及出產(chǎn)量的增加,鋰電池的價(jià)格將會(huì)不斷地下降,運(yùn)用上也會(huì)更普遍。
不行充電的鋰電池
不行充電的鋰電池有多種,現(xiàn)在常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。
1、鋰-二氧化錳電池(LiMnO2)
鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,并采用有機(jī)電解液的一次性電池。該電池的首要特點(diǎn)是電池電壓高,額外電壓為3V(是一般堿性電池的2倍);停止放電電壓為2V;比能量大(見上面舉的例子);放電電壓穩(wěn)定可靠;有較好的貯存功能(貯存時(shí)刻3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2%);作業(yè)溫度規(guī)模-20℃~+60℃。
該電池能夠做成不同的外形以滿意不同要求,它有長(zhǎng)方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺度。這兒列舉大家較了解的1#(尺度代碼D)、2#(尺度代碼C)及5#(尺度代碼AA)電池的首要參數(shù)。
CR表示為圓柱形鋰-二氧化錳電池;五位數(shù)字中,前兩位表示電池的直徑,后三位表示帶一位小數(shù)的高度。例如,CR14505,其直徑為14mm,高度為50.5mm(這種類型是通用的)。
這兒要指出的是不同工廠出產(chǎn)的同類型的電池其參數(shù)或許有些不同。別的,規(guī)范放電電流值是較小的,實(shí)踐放電電流能夠大于規(guī)范放電電流,并且連續(xù)放電及脈沖放電的允許放電電流也不同,由電池廠提供有關(guān)數(shù)據(jù)。例如,力興電源公司出產(chǎn)的CR14505給出最大連續(xù)放電電流為1000mA,最大脈沖放電電流可達(dá)2500mA。
照相機(jī)中用的鋰電池多半是鋰-二氧化錳電池。
紐扣式(扣式)電池尺度較小,其直徑為12.5~24.5mm,高度為1.6~5.0mm。
CR為圓柱形鋰-二氧化錳電池,后四位數(shù)字中前兩位為電池的直徑尺度,后兩位為帶小數(shù)點(diǎn)的高度尺度。例如,CR1220的直徑為12.5mm(不包含小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)),其高度為2.0mm。這種類型表示辦法是國(guó)際通用的。
這種扣式電池常用于時(shí)鐘、核算器、電子記事本、照相機(jī)、助聽器、電子游戲機(jī)、IC卡、備用電源等。
2、鋰-亞硫酰氯電池(LiSOCl2)
鋰-亞硫酰氯電池是比能量最高的一種,現(xiàn)在可到達(dá)500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的額外電壓是3.6V,以中等電流放電時(shí)具有極其平坦的3.4V放電特性(可在90%容量規(guī)模內(nèi)平坦地放電,堅(jiān)持不大的改變)。電池能夠在-40℃~+85℃規(guī)模內(nèi)作業(yè),但在-40℃時(shí)的容量約為常溫容量的50%。自放電率低(年自放電率≤1%)、貯存壽數(shù)長(zhǎng)達(dá)10年以上。
以1#(尺度代碼D)鎳鎘電池與1#鋰-亞硫酰氯電池的比能量作一個(gè)比較:1#鎳鎘電池的額外電壓為1.2V,容量為5000mAh;1#鋰-亞硫酰氯的額外電壓為3.6V,容量為10000mAh,則后者的比能量比前者大6倍!
運(yùn)用注意事項(xiàng)
上述兩種鋰電池是一次性電池,不行充電(充電時(shí)有危險(xiǎn)!);電池正負(fù)極之間不行短路;不行以過大電流放電(超越最大放電電流放電);電池運(yùn)用至停止放電電壓時(shí),應(yīng)從電子產(chǎn)品中及時(shí)取出;用完的電池不行揉捏、焚燒及拆開;不行超越規(guī)則溫度規(guī)模運(yùn)用。
因?yàn)殇囯姵氐碾妷焊哂谝话汶姵鼗蜴囨k電池,運(yùn)用時(shí)不要搞錯(cuò)避免損壞電路。經(jīng)過了解類型中的CR、ER就能夠知道它的種類及額外電壓。在購買新電池時(shí),必定要按本來的類型來買,否則會(huì)影響電子產(chǎn)品功能。