【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 %/月） 6~9 30~35 25~30 6 工作溫度范圍（℃） 20~60 20~65 20~65 40~65 容量 高 中 低 低 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 12頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 安全性能 安全 安全 安全 不安全 記憶效應(yīng) 無(wú) 無(wú) 有 無(wú) 環(huán)境污染 無(wú) 無(wú) 有 有 成本價(jià)格 高 中 低 低 通過(guò)表 可以清楚地看出鋰電池與其它各型主流電池的性能特點(diǎn)，鋰電池除造價(jià)及工作溫度范圍兩項(xiàng)外，性能均表現(xiàn)突出，綜合性能最高。 綜合鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，使用鋰電池還是利大于弊的。并且觀其缺點(diǎn) ，基本是安全性上的問(wèn)題，但是只要設(shè)有保護(hù)電路對(duì)鋰電池進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控檢測(cè)，還是可以使鋰電池的使用安全性大大提高的。所以鋰電池成為新一代的主流電池是有其必然性的。 鋰電池的充電原理 圖 鋰電池充電特性曲線 目前鋰電池的充電方法主要有兩種，即恒流 —— 恒壓充電和脈沖充電。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取的充電器使用的是恒流恒壓充電法，所以以下針對(duì)恒流恒壓法進(jìn)行詳細(xì)介紹。 如圖 所示，鋰電池的恒流恒壓充電方法充電過(guò)程。電池接入充電器后，充電器首先進(jìn)行預(yù)處理，主要對(duì)電池進(jìn)行檢查，檢查方法是以 A/l5 量 級(jí)的電流對(duì)電池進(jìn)行溫和的預(yù)充看其電壓能否上升到規(guī)定門限（ ），否則斷定電池報(bào)廢；成功預(yù)充電后則進(jìn)入恒流區(qū)，以較高的恒定電流約 1A 對(duì)電池進(jìn)行快速充電。當(dāng)電池電壓到達(dá)恒壓門限 ()時(shí)，電池容量接近于滿容量的 40%至 70%，轉(zhuǎn)入恒壓區(qū)，對(duì)電池進(jìn)行 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 13頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 恒定電壓充電，隨著電池電壓的不斷上升，充電電流不斷減小，當(dāng)充電電流降到 A/10或 A/15 量級(jí)時(shí)終止充電，即電池充電完成。 鋰電池充電的速度決定于充電器的恒流區(qū)輸出電流，即最大充電電流。最大充電電流大則充電速度快，最大充電電流小則充電速度慢。 一般鋰電池 所用的 充電電流設(shè)定在 至 1A 之間，電流越大，充電越快， 但 同時(shí)電池發(fā)熱也越大。而且，過(guò)大的電流充電 反而會(huì)使電池 容量不夠滿，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時(shí)間 ，電流過(guò)大將導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間不充分 。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會(huì)產(chǎn)生泡沫，反而不滿。 鋰電池的放電原理 鋰電池的放電可以理解為是其充電的逆過(guò)程。 對(duì) 于鋰 電池來(lái)說(shuō)， 自放電率是很低的，所以其 正常使用 的過(guò)程 就是放電 的過(guò)程。 鋰電池 的 放電只需要注意 兩 點(diǎn)：第一，放電電流不能過(guò)大，過(guò)大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱 過(guò)大 ，有可能會(huì)造成永久性的損害。第二，絕對(duì)不能過(guò)放電 ， 鋰 電池一旦放電電壓低于 ，將可能導(dǎo)致電池 內(nèi)部材料損壞嚴(yán)重的將導(dǎo)致電池 報(bào)廢。 圖 鋰電池放電特性曲線 由圖 可以知道，放電電流越大放電曲線的下降趨勢(shì)越大，也就是放電的速度越快。同時(shí)越大的放電電流也會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱，嚴(yán)重的將對(duì)電池造成損傷。所以為了保證電池的使用安全以及電池的供電效率，應(yīng)選用不過(guò)大的適宜的供電電流。 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 14頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鋰電池的工作過(guò)程 鋰電池每一個(gè) “ 充電 —— 放電 ” 過(guò)程，稱為一個(gè)充 放 電循環(huán)。鋰電池從工作開始，每個(gè)循環(huán)后的容量都會(huì)出現(xiàn)輕微下降，這是由電池的電極材料的性質(zhì)決定的。按照國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)容量下降到額定容量的 60%時(shí)，即認(rèn)為電池壽命結(jié)束。通常鋰電池壽命不小于 500 次循環(huán)，就是指 500 次充電循環(huán)后，容量不小于額定容量的 60%。 一般的充放電循環(huán)，是 “ 充滿 —— 放空 ” 。這樣對(duì)電極材料來(lái)說(shuō)負(fù)荷 時(shí) 比較大的 。 所以 每次充電不要完全充滿，放電不要完全放空，可以大大延長(zhǎng) 鋰電池的 壽命。有測(cè)試說(shuō)，如果把充放電過(guò)程控制在 80%的容量，循環(huán)壽命可 以 超過(guò) 2021 次。 控制電池使之充放電量控制在 80%左右靠鋰電池本身是不可能的，這也要通過(guò)保護(hù)板來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要調(diào)節(jié)保護(hù)開啟閥值就這一做到這點(diǎn)。 鋰電池保護(hù) 的必要性 當(dāng)鋰電池發(fā)生過(guò)度充電時(shí)，電池內(nèi)電解質(zhì)會(huì)被分解，使得溫度上升并產(chǎn)生氣體，使得壓力上升而可能引起自燃或爆裂的危機(jī)。在過(guò)度放電的情形下 ,電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化 ,并造成充電次數(shù)的降低。在過(guò)流使用或是短路的情況下，會(huì)使電池因使用電流過(guò)大而溫度過(guò)高導(dǎo)致外殼變形、電解液泄露甚至爆炸。 從分子層面 看，鋰電池的過(guò)充過(guò)放 將 可能 對(duì)鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞 。 可以直觀的理解 為 ，過(guò)度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過(guò)度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷， 而這種結(jié)構(gòu)上的塌陷是無(wú)法恢復(fù)的； 過(guò)度充電 則 將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié) 構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái) ，使電池的容量大幅下降 。 總之，鋰電池的過(guò)充和過(guò)放都會(huì)對(duì)電池本身以及用電設(shè)備造成很大的損害。而要極大程度地避免這些，使用鋰電池保護(hù)電路就可以了，這也正是鋰電池保護(hù)電路必要性的原因所在。 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 15頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鋰電池的保護(hù)功能 鋰電池保護(hù)回路電路 鋰電池公認(rèn)的使用效率與安全性，使得它即使價(jià)位較高，銷售量仍然快速成長(zhǎng)。而鋰電池保護(hù)回路電路則是鋰電池的守護(hù)神，能夠有效的讓鋰電池進(jìn)行工作以及對(duì)其進(jìn)行保護(hù)控制，而所謂的鋰電池保護(hù)回路電路則就是鋰電池中的那塊保護(hù)電 路。 保護(hù)回路的必要性： 鋰離子可充電池如果發(fā)生過(guò)充電或過(guò)放電，常會(huì)出現(xiàn)電池膨脹、漏液等異?，F(xiàn)象，保護(hù)回路可防止器本身或充電器有故障，或因使用不當(dāng)，電池出現(xiàn)破損及性能惡化而設(shè)置的。在正常使用條件下，保護(hù)回路是不工作的。 保護(hù)回路電路的安裝位置： 保護(hù)回路是與單個(gè)電池及電池板連成一體，即使充電器或機(jī)器本身故障，保護(hù)回路也能防止電池破損、漏液、特性劣化的作用。這些保護(hù)回路必須裝在電池板內(nèi)，并由專業(yè)公司針對(duì)不同的電池設(shè)計(jì)回路。 避免保護(hù)回路損壞： 避免在強(qiáng)靜電的場(chǎng)所使用電池，例如某些實(shí)驗(yàn) 室、精密儀器附近、空曠處雷雨等等。 電池的安全充電溫度范圍： 電池最好在攝氏 0－ 45 度間充電，以保持最佳最安全的充電狀態(tài)，否則易損害保護(hù)回路、降低電池效能壽命。例如停在烈日曝曬下的汽車，電池即不適合置放其中。 保護(hù)功能剖析 鋰電池的電芯其實(shí)是比較脆弱的 ,因此完備的保護(hù)措施對(duì)一個(gè)合格的手機(jī)電池來(lái)講是必不可少的 . 一 .鋰 電池的保護(hù) 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 16頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鋰 電池的保護(hù)器件非常簡(jiǎn)單 ,就是圖中跨在電芯 上 的扁扁的扁帶一樣的東西 ,稱為可恢復(fù)式保險(xiǎn)絲 ,又稱 PTC,即正溫度系數(shù)熱敏電阻的英文簡(jiǎn)寫 .在電路上 ,它是串聯(lián)在供電回路里面的 .一旦發(fā)生大電流 (比如短路 )的情況 ,就會(huì)因其 PTC 效應(yīng)迅速增加其本身的電阻值 ,起到斷路的作用 . PTC 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 17頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 二 .PTC 的介紹 PTC 正溫度系數(shù)熱敏電阻 又稱 polyswitch 聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲 (polymer resettable fuse) 聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲由聚合物基體及使其導(dǎo)電的碳黑粒子組成。 由于聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲為導(dǎo)體，其上會(huì)有電流通過(guò)。當(dāng)有過(guò)電流 通過(guò)聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲時(shí)，產(chǎn)生的熱量（為 I 2 R ）將使其膨脹。從 而碳黑粒子將分開、聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲的電阻將上升。這將促使 聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲更快的產(chǎn)生熱、膨脹得更大，進(jìn)一步使電阻升 高。當(dāng)溫度達(dá)到 125 176。 C 時(shí)，電阻變化顯著，從而使電流明顯減 小。此時(shí)流過(guò)聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲的小電流足以使其保持在這個(gè)溫 度和處于高阻狀態(tài)。當(dāng)故障清除后，聚合物自復(fù)保險(xiǎn)絲收縮至原 來(lái)的形狀重新將碳黑粒子聯(lián) 結(jié)起來(lái)，從而降低電阻至具有規(guī)定的 保持電流這個(gè)水平。上述過(guò)程可循環(huán)多次 .圖例說(shuō)明 PTC的保護(hù)原理如下圖 : 冷態(tài) PTC 電阻值僅幾十毫歐 ,而熱態(tài)電阻值可達(dá)幾百千歐姆 . 三 .鋰離子電池的保護(hù)線路 關(guān)于鋰離子電池保護(hù)線路的原理詳細(xì)描述參看 電池和充電器認(rèn)識(shí)誤區(qū) (續(xù) )鋰離子電池保護(hù)線路淺談 本文主要以圖例進(jìn)行說(shuō)明 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 18頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖一 圖二 圖 一 為典型的鋰離子保護(hù)線路原理圖 ,B+,和 B代表典型的正負(fù)極 ,而 P+和 P代表成品手機(jī)電池的正負(fù)極輸出 (見圖 二 ). 四 .鋰離子保護(hù)線路的保護(hù)參數(shù) ID NTC P P+ 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 19頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 另外 ,復(fù)雜高級(jí)的鋰離子電池 (比如智能鋰離子電池 )還會(huì)包含溫度保護(hù) ,電量計(jì)量 ,實(shí)時(shí)時(shí)鐘和電子范圍標(biāo)識(shí)碼 . 五 .鋰離子電池保護(hù)原理細(xì)解 當(dāng)充電電壓超出保護(hù)值是 ,觸發(fā)保護(hù)線路動(dòng)作 ,關(guān)斷開關(guān)管 Q1. 畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙 共 39 頁(yè) 第 20頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊