1樓:匿名使用者
該保護板一般由貼片電壓檢測ic及貼片雙向vmosfet(內建pn二溝道fet)組成。當鋰電池放電壓低於3v約或充電電壓達到4.2v時fet自動截止,從而保護電池不使其過放或過充電。
因電池不同,保護板亦不同,故無法給出具體電路,但原理都相同。
2樓:匿名使用者
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為licoo2 充電時 正極反應:licoo2 li1-xcoo2 + xli+ + xe- 負極反應:
c + xli+ + xe- clix 電池總反應:licoo2 + c li1-xcoo2 + clix 放電時,則發生上述反應的逆反應。 充電時,加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出li+離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。
放電時,li+離子則從片層結構的碳中逸出,重新和正極的化合物結合。li+的移動推動了電流。 反應式雖然很簡單,然而在實際的工業生產中,需要考慮的實際問題要多得多。
正極的材料需要新增劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的li+離子,填充在正負極之間的電解液,除了保持穩定,還需要具有良好導電性,減小電池內阻。 嚴格意義來說,鋰離子電池儘管存在容量退化,但並沒有鎳鎘電池的記憶效應. 記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會產生這種反應.
鋰離子電池在多次充放後容量會下降,其原因是複雜而多樣的: 其一是正負極材料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的的空穴結構會逐漸塌陷,堵塞,從化學角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩定的其他化合物.物理上還會出現正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的li+離子數目.
其二是催化新增劑的變化,原先具有催化作用的分子結構的催化新增劑會逐漸改變結構,最終不能催化甚至起到相反的作用. 其三電解質會在多次充放電中逐步變性,內阻增加。工藝不好的電芯可能由於電解質中某些成分控制不當而更快的變性。
過度充電和過度放電,將對鋰電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結構裡去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來.這也是li-ion電池為什麼通常配有充放電的控制電路的原因. 不適合的溫度,將引發鋰電內部其他化學反應生成我們不希望看到的化合物,所以在有的鋰電正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質新增劑。
在電池升溫達一定的情況下,複合膜膜孔閉合或電解質變性,電池內阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常. 而深充放對提升鋰電池的實際容量,專家明確的告訴我,這是沒有意義的。他們甚至說,所謂使用前三次全充放的"啟用",在他們兩位phd的知識裡,也想不通這有什麼必要。
然而為什麼很多人深充放以後battery information裡標示容量會發生改變呢? 後面將會提到。 ibm筆記本用鋰離子電池帶有管理晶片和充電控制晶片.
其中管理晶片中有一系列的暫存器,存有容量,溫度,id,充電狀態,放電次數等數值.這些值在使用中逐漸變化,據說一些值在多次的非全充分中可能導致電池標稱容量下降,電池充不滿或是使
3樓:孔昶紀尋
保護主要是ic來決定的,不是自己隨意改的,你選什麼ic,就是什麼樣的充、放電v。線路只能是整體的連線
4樓:嘉美拜望
1、手機一般都是用專用晶片來處理電池保護,對於標準3.7v鋰電池,充電時恆流限壓到4.2v,低於3.0v左右自動關機。
2、很多手機不一定使用3.7v的電池,一般是保證手機在電池額定電壓的15%內充放電。
求鋰電池保護板原理圖 20
5樓:醉意撩人殤
成品鋰電池組成主要有兩大部分,鋰電池芯和保護板,鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負極板、電解液組成。
正極板、隔膜、負極板纏繞或層疊,包裝,灌注電解液,封裝後即製成電芯,鋰電池保護板的作用很多人都不知道,鋰電池保護板,顧名思義就是保護鋰電池用的,鋰電池保護板的作用是保護電池不過放、不過充、不過流,還有就是輸出短路保護。
擴充套件資料:
鋰電池的效能特點:
1、能量比較高。
具有高儲存能量密度,已達到460-600wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍。
2、使用壽命長。
使用壽命可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1c(100%dod)充放電,有可以使用10,000次的記錄。
3、額定電壓高(單體工作電壓為3.7v或3.2v)。
約等於3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓,便於組成電池電源組;鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調壓器的技術,將電壓調至3.0v,以適合小電器的使用。
4、具備高功率承受力。其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30c充放電的能力,便於高強度的啟動加速。
5、自放電率很低。
這是該電池最突出的優越性之一,一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20。
6、重量輕。
相同體積下重量約為鉛酸產品的1/6-1/5。
7、高低溫適應性強。
可以在-20℃--60℃的環境下使用,經過工藝上的處理,可以在-45℃環境下使用。
8、綠色環保。
不論生產、使用和報廢,都不含有、也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。
9、生產基本不消耗水。
對缺水的我國來說,十分有利。
6樓:果子
鋰電池(可充型)之所以需要保護,是由它本身特性決定的。由於鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電,因此鋰電池鋰電元件總會跟著一塊精緻的保護板和一片電流保險器出現。
鋰電池的保護功能通常由保護電路板和ptc等電流器件協同完成,保護板是由電子電路組成,在-40℃至+85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放回路的電流,及時控制電流回路的通斷;ptc在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。
普通鋰電池保護板通常包括控制ic、mos開關、電阻、電容及輔助器件fuse、ptc、ntc、id、儲存器等。其中控制ic,在一切正常的情況下控制 mos開關導通,使電芯與外電路導通,而當電芯電壓或迴路電流超過規定值時,它立刻控制mos開關關斷,保護電芯的安全。
在保護板正常的情況下,vdd為高電平,vss,vm為低電平,do、co為高電平,當vdd,vss,vm任何一項引數變換時,do或co端的電平將發生變化。
1,過充電檢出電壓:在通常狀態下,vdd逐漸提升至co端由高電平 變為低電平時vdd-vss間電壓。
2,過充電解除電壓:在充電狀態下,vdd逐漸降低至co端由低電平 變為高電平時vdd-vss間電壓。
3,過放電檢出電壓:通常狀態下,vdd逐漸降低至d o端由高電平 變為低電平時vdd- vss間電壓。
4,過放電解除電壓:在過放電狀態下,vdd逐漸上升到do端由低電平 變為高電平時 vdd-vss間電壓 。
5,過電流1檢出電壓:在通常狀態下,vm逐漸升至do由高電平 變為低電平時vm-vss間電壓。
6,過電流2檢出電壓:在通常狀態下,vm從ov起以1ms以上4ms以下的速度升到 do端由高電平變為低電平時vm-vss間電壓。
7,負載短路檢出電壓:在通常狀態下,vm以ov起以1μs以上50μs以下的速度升至do端由高電平變為低電平時vm-vss間電壓。
8,充電器檢出電壓:在過放電狀態下,vm以ov逐漸下降至do由低電平變為變為高電平時vm-vss間電壓。
9,通常工作時消耗電流:在通常狀態下,流以vdd端子的電流(idd)即為通常工作時消耗電流。
10,過放電消耗電流:在放電狀態下,流經vdd端子的電流(idd)即為過流放電消耗電流。
擴充套件資料:
1,正常狀態
在正常狀態下電路中n1的“co”與“do”腳都輸出高電壓,兩個mosfet 都處於導通狀態,電池可以自由地進行充電和放電,由於mosfet的導 通阻抗很小,通常小於30毫歐,因此其導通電阻對電路的效能影響很小。 此狀態下保護電路的消耗電流為μa級,通常小於7μa。
2,過充電保護
鋰離子電池要求的充電方式為恆流/恆壓,在充電初期,為恆流充電,隨著充電 過程,電壓會上升到4.2v(根據正極材料不同,有的電池要求恆壓值為4.1v),轉 為恆壓充電,直至電流越來越小。
電池在被充電過程中,如果充電器電路失去控制,會使電池電壓超過4.2v後繼續 恆流充電,此時電池電壓仍會繼續上升,當電池電壓被充電至超過4.3v時,電池 的化學副反應將加劇,會導致電池損壞或出現安全問題。
在帶有保護電路的電池中,當控制ic檢測到電池電壓達到4.28v(該值由控制ic 決定,不同的ic有不同的值)時,其“co”腳將由高電壓轉變為零電壓,使v2由 導通轉為關斷,從而切斷了充電迴路,使充電器無法再對電池進行充電,起到過 充電保護作用。
而此時由於v2自帶的體二極體vd2的存在,電池可以通過該二 極管對外部負載進行放電。在控制ic檢測到電池電壓超過4.28v至發出關斷v2信 號之間,還有一段延時時間,該延時時間的長短由c3決定,通常設為1秒左右, 以避免因干擾而造成誤判斷。
3、短路保護
電池在對負載放電過程中,若迴路電流大到使u>0.9v(該 值由控制ic決定,不同的ic有不同的值)時,控制ic則判斷 為負載短路,其“do”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓,使 v1由導通轉為關斷,從而切斷放電迴路,起到短路保護作用。
短路保護的延時時間極短,通常小於7微秒。其工作原理與 過電流保護類似,只是判斷方法不同,保護延時時間也不一樣。
除了控制ic外,電路中還有一個重要元件,就是mosfet, 它在電路中起著開關的作用,由於它直接串接在電池與外部 負載之間,因此它的導通阻抗對電池的效能有影響。
當選用 的mosfet較好時,其導通阻抗很小,電池包的內阻就小, 帶載能力也強,在放電時其消耗的電能也少。
4,過電流保護
由於鋰離子電池的化學特性,電池生產廠家規定了其放電電流最大不能 超過2c(c=電池容量/小時),當電池超過2c電流放電時,將會導致電 池的永久性損壞或出現安全問題。
電池在對負載正常放電過程中,放電電流在經過串聯的2個mosfet 時,由於mosfet的導通阻抗,會在其兩端產生一個電壓,該電壓值 u=i*rds*2, rds為單個mosfet導通阻抗。
控制ic上的“v-”腳對該電壓 值進行檢測,若負載因某種原因導致異常,使迴路電流增大,當迴路電 流大到使u>0.1v(該值由控制ic決定,不同的ic有不同的值)時,其 “do”腳將由高電壓轉變為零電壓。
使v1由導通轉為關斷,從而切斷了放 電迴路,使迴路中電流為零,起到過電流保護作用。 在控制ic檢測到過電流發生至發出關斷v1訊號之間,也有一段延時時 間,該延時時間的長短由c3決定,通常為13毫秒左右,以避免因干擾而 造成誤判斷。
在上述控制過程中可知,其過電流檢測值大小不僅取決於控制ic的控制 值,還取決於mosfet的導通阻抗,當mosfet導通阻抗越大時,對同 樣的控制ic,其過電流保護值越小。
5,過放電保護
電池在對外部負載放電過程中,其電壓會隨著放電過程逐漸降低,當電池電壓降 至2.5v時,其容量已被完全放光,此時如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池 的永久性損壞。
在電池放電過程中,當控制ic檢測到電池電壓低於2.3v(該值由控制ic決定,不 同的ic有不同的值)時,其“do”腳將由高電壓轉變為零電壓,使v1由導通轉為 關斷,從而切斷了放電迴路,使電池無法再對負載進行放電,起到過放電保護作用。
而此時由於v1自帶的體二極體vd1的存在,充電器可以通過該二極體對電 池進行充電。 由於在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低,因此要求保護電路的消耗電流極小,此時控制ic會進入低功耗狀態,整個保護電路耗電會小於0.1μa。
在控制ic檢測到電池電壓低於2.3v至發出關斷v1訊號之間,也有一段延時時 間,該延時時間的長短由c3決定,通常設為100毫秒左右,以避免因干擾而造成誤判。
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