據統計，鋰離子電池的全球需求已達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。那鋰電池到底為什麼發生起火甚至爆炸呢
，有什麼措施可以避免和杜絕嗎?

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(yao)5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)。

鋰電池充放電管理設計

lidianchichongdianshi，jiazaidianchiliangjidedianshiposhizhengjidehuahewushichulilizi，qianrufujifenzipailiechengpiancengjiegoudetanzhong。fangdianshi，lilizizecongpiancengjiegoudetanzhongxichu，zhongxinhezhengjidehuahewujiehe。lilizideyidongchanshengledianliu。yuanlisuiranhenjiandan
，ranerzaishijidegongyeshengchanzhong，xuyaokaolvdeshijiwentiyaoduodeduo：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。

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。