經常關注筆記本市場的網友
，一定對2006發生的索尼電池召回事件印象深刻。作為全球第二大筆記本電池生產廠商
，索尼在06年短短4個月的時間裏

，對電池的召回數量就接近1000萬。而在全球筆記本搭配的鋰電池中

，索尼生產的電池市場占有率高達25%，因(yin)此(ci)此(ci)次(ci)事(shi)件(jian)的(de)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da)。在(zai)隨(sui)後(hou)的(de)幾(ji)年(nian)中(zhong)多(duo)家(jia)知(zhi)名(ming)電(dian)腦(nao)公(gong)司(si)規(gui)模(mo)巨(ju)大(da)的(de)召(zhao)回(hui)行(xing)動(dong)，更(geng)加(jia)重(zhong)了(le)消(xiao)費(fei)者(zhe)對(dui)鋰(li)電(dian)池(chi)安(an)全(quan)性(xing)的(de)擔(dan)憂(you)和(he)思(si)考(kao)。

隨著便攜式設備不斷小型化、輕(qing)量(liang)化(hua)和(he)高(gao)性(xing)能(neng)化(hua)的(de)日(ri)益(yi)提(ti)高(gao)
，作(zuo)為(wei)其(qi)電(dian)源(yuan)的(de)二(er)次(ci)電(dian)池(chi)市(shi)場(chang)正(zheng)迅(xun)速(su)拓(tuo)寬(kuan)，而(er)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)眾(zhong)多(duo)優(you)點(dian)使(shi)其(qi)成(cheng)為(wei)了(le)二(er)次(ci)電(dian)池(chi)的(de)主(zhu)流(liu)產(chan)品(pin)。據(ju)統(tong)計(ji)，鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)全(quan)球(qiu)需(xu)求(qiu)已(yi)達(da)13億(yi)隻(zhi)
，並(bing)隨(sui)著(zhe)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)不(bu)斷(duan)擴(kuo)展(zhan)，這(zhe)一(yi)數(shu)據(ju)在(zai)逐(zhu)年(nian)遞(di)增(zeng)。正(zheng)因(yin)如(ru)此(ci)，隨(sui)著(zhe)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)在(zai)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)用(yong)量(liang)的(de)迅(xun)速(su)激(ji)增(zeng)，電(dian)池(chi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)也(ye)日(ri)益(yi)突(tu)出(chu)，不(bu)僅(jin)要(yao)求(qiu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)充(chong)、放電性能
，還要求具有更高的安全性能。

nalidianchidaodiweishenmefashengqihuoshenzhibaozhane
，youshenmecuoshikeyibimianhedujuema？dianziyuanjianjishuwangjingxinsoujihezhenglishequneilidianchijishuwenzhang，cicibenyuetanjujiaolidianchizhinengchongfangdianguanlihe電路保護設計，涉及鋰電池材料結構、鋰電池工作原理、鋰電池智能充放電管理、鋰電池保護電路設計等多個方麵，解析鋰電池製造工藝
、散熱設計
、低功耗設計技巧對產品安全性的影響
，結合鋰電池在電動車保護電路設計案例，幫助工程師解決設計中的難點和挑戰。

如筆記本電池爆炸，不僅同其中所用的鋰電池電芯的生產工藝有關，也同電池內封裝的電池保護板
、筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)管(guan)理(li)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)筆(bi)記(ji)本(ben)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)有(you)關(guan)。筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)不(bu)合(he)理(li)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)和(he)充(chong)放(fang)電(dian)管(guan)理(li)，將(jiang)使(shi)電(dian)池(chi)電(dian)芯(xin)過(guo)熱(re)，從(cong)而(er)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)芯(xin)的(de)活(huo)性(xing)，同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)了(le)爆(bao)炸(zha)、燃燒的幾率。

鋰電池材料構成及性能探析

首(shou)先(xian)我(wo)們(men)來(lai)了(le)解(jie)一(yi)下(xia)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)材(cai)料(liao)構(gou)成(cheng)，鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)所(suo)用(yong)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)材(cai)料(liao)的(de)結(jie)構(gou)和(he)性(xing)能(neng)。這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)材(cai)料(liao)包(bao)括(kuo)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)、電解質
、隔膜和正極材料等。其中正、負極材料的選擇和質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、負極材料的研究一直是鋰離子電池行業發展的重點。

負極材料一般選用碳材料
，目前的發展比較成熟。而正極材料的開發已經成為製約鋰離子電池性能進一步提高、價格進一步降低的重要因素。在目前的商業化生產的鋰離子電池中
，正極材料的成本大約占整個電池成本的40％左zuo右you，正zheng極ji材cai料liao價jia格ge的de降jiang低di直zhi接jie決jue定ding著zhe鋰li離li子zi電dian池chi價jia格ge的de降jiang低di。對dui鋰li離li子zi動dong力li電dian池chi尤you其qi如ru此ci。比bi如ru一yi塊kuai手shou機ji用yong的de小xiao型xing鋰li離li子zi電dian池chi大da約yue隻zhi需xu要yao5克左右的正極材料，而驅動一輛公共汽車用的鋰離子動力電池可能需要高達500千克的正極材料。

盡管從理論上能夠用作鋰離子電池正極材料種類很多
，常見的正極材料主要成分為 LiCoO2，充(chong)電(dian)時(shi)，加(jia)在(zai)電(dian)池(chi)兩(liang)極(ji)的(de)電(dian)勢(shi)迫(po)使(shi)正(zheng)極(ji)的(de)化(hua)合(he)物(wu)釋(shi)出(chu)鋰(li)離(li)子(zi)，嵌(qian)入(ru)負(fu)極(ji)分(fen)子(zi)排(pai)列(lie)呈(cheng)片(pian)層(ceng)結(jie)構(gou)的(de)碳(tan)中(zhong)。放(fang)電(dian)時(shi)，鋰(li)離(li)子(zi)則(ze)從(cong)片(pian)層(ceng)結(jie)構(gou)的(de)碳(tan)中(zhong)析(xi)出(chu)
，重(zhong)新(xin)和(he)正(zheng)極(ji)的(de)化(hua)合(he)物(wu)結(jie)合(he)。鋰(li)離(li)子(zi)的(de)移(yi)動(dong)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)流(liu)。這(zhe)就(jiu)是(shi)鋰(li)電(dian)池(chi)工(gong)作(zuo)的(de)原(yuan)理(li)。

鋰電池幾種正極材料的優缺點：http://www.0-fzl.cn/club/space.php?uid=633&do=blog&id=9124

鋰電池充放電管理設計
鋰(li)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)時(shi)，加(jia)在(zai)電(dian)池(chi)兩(liang)極(ji)的(de)電(dian)勢(shi)迫(po)使(shi)正(zheng)極(ji)的(de)化(hua)合(he)物(wu)釋(shi)出(chu)鋰(li)離(li)子(zi)
，嵌(qian)入(ru)負(fu)極(ji)分(fen)子(zi)排(pai)列(lie)呈(cheng)片(pian)層(ceng)結(jie)構(gou)的(de)碳(tan)中(zhong)。放(fang)電(dian)時(shi)，鋰(li)離(li)子(zi)則(ze)從(cong)片(pian)層(ceng)結(jie)構(gou)的(de)碳(tan)中(zhong)析(xi)出(chu)
，重(zhong)新(xin)和(he)正(zheng)極(ji)的(de)化(hua)合(he)物(wu)結(jie)合(he)。鋰(li)離(li)子(zi)的(de)移(yi)動(dong)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)流(liu)。原(yuan)理(li)雖(sui)然(ran)很(hen)簡(jian)單(dan)，然(ran)而(er)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)中(zhong)，需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)實(shi)際(ji)問(wen)題(ti)要(yao)多(duo)得(de)多(duo)：正極的材料需要添加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鋰離子；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。

雖然鋰離子電池有以上所說的種種優點，但它對保護電路的要求比較高， 在使用過程中應嚴格避免出現過充電、過放電現象，放電電流也不宜過大，一般而言，放電速率不應大於0.2C。鋰電池的充電過程如圖所示。在一個充電周期內， 鋰離子電池在充電開始之前需要檢測電池的電壓和溫度

， 判斷是否可充。如果電池電壓或溫度超出製造商允許的範圍， 則禁止充電。允許充電的電壓範圍是：每節電池2.5V~4.2V。
 
在電池處於深放電的情況下，必須要求充電器具有預充過程
，使電池滿足快速充電的條件；然後，根據電池廠商推薦的快速充電速度
，一般為1C，充電器對電池進行恒流充電，電池電壓緩慢上升；一旦電池電壓達到所設定的終止電壓(一般為4.1V或4.2V)
，恒流充電終止
，充電電流快速衰減

，充電進入滿充過程；在滿充過程中
，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降低到C/10以下或滿充時間超時時
，轉入頂端截止充電； 頂端截止充電時，充電器以極小的充電電流為電池補充能量。頂端截止充電一段時間後，關閉充電。

鋰電池充放電幾點誤區：http://www.0-fzl.cn/club/space.php?uid=633&do=blog&id=9125
鋰電池在線充放電管理電路的設計：http://www.0-fzl.cn/bbs/viewthread.php?tid=35794

鋰電池保護電路設計
由於鋰離子電池的化學特性，在正常使用過程中
，其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應，但在某些條件下，如對其過充電
、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該(gai)副(fu)反(fan)應(ying)加(jia)劇(ju)後(hou)，會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)與(yu)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，並(bing)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)氣(qi)體(ti)
，使(shi)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)迅(xun)速(su)增(zeng)大(da)後(hou)爆(bao)炸(zha)而(er)導(dao)致(zhi)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)所(suo)有(you)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)都(dou)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，用(yong)於(yu)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)
、放電狀態進行有效監測，並在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害。

鋰離子電池保護電路原理分析：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80007014
[page]
鋰離子電池保護電路包括過度充電保護、過電流／短路保護和過放電保護
，要求過充電保護高精密度、保護IC功耗低、高耐壓以及零伏可充電等特性。下麵的文章將詳細介紹了這三種保護電路的原理、新功能和特性要求，對工程師設計和研發保護電路有參考價值。

鋰電池保護電路綜述：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80007028
多節鋰離子電池的充放電保護：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80005803  

鋰電池保護電路設計案例分享
以鋰電池為供電電源的電路設計中, 要求將越來越複雜的混合信號係統集成到一個小麵積芯片上, 這必然給數字、模擬電路提出了低壓、低功耗問題。在功耗和功能的製約中, 如何取得最佳的設計方案也是當前功耗管理技術( PowerManagement, PM ) 的一個研究熱點。另一方麵, 鋰電池的應用也極大地推動了相應電池管理、電池保護電路的設計開發。鋰電池應用時必須要有複雜的控製電路, 來有效防止電池的過充電
、過放電和過電流狀態。

鋰離子電池用保護電路的低功耗設計：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80002815

從電動自行車能源轉變趨勢論述了采用超低功耗、高性能MSP430F20X3設計電動自行車的鋰電池充
、放電保護電路的方案。該方案從係統架構
、充放電電路、檢測及保護電路設計的每一個細節論述設計的全過程，為電動自行車電源的設計者提供了比較全麵的參考。

電動自行車鋰電池充放電保護方案：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80007029
電動汽車用鋰離子電池進展簡析：http://www.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80006452

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