手机锂离子电池的充放电及使用

手机锂离子电池的充放电及使用
手机锂离子电池的充放电及使用

手机锂离子电池的充放电及使用

这部分是本文的重点,我们分三点来谈。

1、如何为新电池充电

在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此,从我自己的实践来看,从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。对于锂电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。

此外,锂电池的手机或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说,如果你的锂电池在充满后,放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失,所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。此外在对某些手机上,充电超过一定的时间后,如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电,还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的,但显然对电池和手机/充电器的寿命而言是不利的。同时,长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行,而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高,而且波动较大。前面已经说过,锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多,于是这又带来附加的危险。

此外,不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电,过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。

2、正常使用中应该何时开始充电

在我们的论坛上,经常可以见到这种说法,因为充放电的次数是有限的,所以应该将手机电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表,关于循环寿命的数据列出如下:

循环寿命(10%DOD):>1000次

循环寿命(100%DOD):>200次

其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见,可充电次数和放电深度有关,10%DOD 时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量:10%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放电还是要比较好一些,但前面网友的那个说法要做一些修正:在正常情况下,你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候,就应该及时开始充电,当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。

而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候,即使在电池尚有很多余电时,那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命,也就是“0.x”次而已,而且往往这个x会很小。

电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说

法,就是“尽量把手机电池的电量用完,最好用到自动关机”。这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免记忆效应发生,不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为手机电池电量过低的警告出现后,仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的手机在后来的充电及开机中均无反应,不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低,以至于不具备正常的充电和开机条件造成的

3、对锂电池手机的正确做法

归结起来,我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是:

(1)按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行;

(2)当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电;

(3)锂电池的激活并不需要特别的方法,在手机正常使用中锂电池会自然激活。如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电激活”方法,实际上也不会有效果。

因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池手机用到自动关机的做法,都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的,请你及时改正,也许为时还不晚。

当然,在手机及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下,对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点,在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话,你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于,你应该知道正确的做法是什么,并且不要刻意按照错误的说法去做。

锂电池充电保护方案计划

方案一:BP2971 电源管理芯片 特点 ·输入电压区间(Pack+):Vss-0.3V~12V ·FET 驱动 CHG和DSG FET驱动输出 ·监测项 过充监测 过放监测 充电过流监测 放电过流监测 短路监测 ·零充电电压,当无电池插入 ·工作温度区间:Ta= -40~85℃ ·封装形式: 6引脚DSE(1.50mm 1.50mm 0.75mm) 应用 ·笔记本电脑 ·手机 ·便携式设备 绝对最大额定值 ·输入电源电压:-4.5V~7V

·最大工作放电电流:7A ·最大充电电流:4.5A ·过充保护电压(OVP):4.275V ·过充压延迟:1.2s ·过充保护电压(释放值):4.175V ·过放保护电压(UVP):2.8V ·过放压延迟:150ms ·过放保护电压(释放值):2.9V ·充电过流电压(OCC):-70mV ·充电过流延迟:9ms ·放电过流电压(OCD):100mV ·放电过流延迟:18ms ·负载短路电压:500mV ·负载短路监测延迟:250us ·负载短路电压(释放值):1V 典型应用及原理图

图1:BP2971应用原理图 引脚功能 NC(引脚1):无用引脚。 COUT(引脚2):充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平,当过充电压被V-引脚所监测到 DOUT(引脚3):放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平,当过放电压被V-引脚所监测到 VSS (引脚4):负电池链接端。此引脚用于电池负极的接地参考电压 BAT(引脚5):正电池连接端。将电池的正端连接到此管脚。并用0.1uF的输入电容接地。 V-(引脚6):电压监测点。此引脚用于监测故障电压,例如过冲,过放,过流

锂电池为什么要加保护板才能用

锂电池为什么要加保护板才能用 保护板的功能主要是对充电型电池的电芯进行保护,维持电池充放电过程中的安全稳定,对整个电池电路系统性能起着重要的作用。(如:锂电池一般由电芯、保护板、外壳组成、例如手机电池) 1保护板的主要功能 1)过充保护功能: 过充保护功能是指在达到某个电压(以下称为过充电检测电压)时,禁止由充电器继续充电。即,将控制过充的MOS管进入关断状态,停止充电。 2)过放保护功能: 过放电保护功能是在电池的电压变低时,停止对负载放电。将控制过放的MOS管进入关断状态,禁止其放电。该过程正好与过充电检测时的动作相反。 3)过流保护功能: 过电流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电,此功能的目的在于保护电池及MOS管,确保电池在状态下的安全性。过电流检测之后, 电池与负载脱离后将恢复到常态,可以再充电或放电。 4)短路保护功能:短路保护原理同3) 注: 〈1〉保护IC:是保护芯片的核心。通过取样电池电压进行判断,发出各种指令控

制MOS管,对电芯进行管理。 〈2〉MOS管:在保护板电路中主要起开关作用2 3典型的保护板电路 以单节保护板电路(DW01+P)为例:4 5 保护板的分类 1、按材料分类 1)镀金保护板—简称金板 五金保护板 普通镀金保护板 镀厚金保护板 沉金保护板 2)镀锡保护板—简称锡板 普通锡板 无铅锡板 2、按电池分类

1)单节保护板 2)双节保护板 3)多节保护板6保护板的市场容量 全球市场容量约100KK/M 1)A级市场(40KK/M) 注:A级市场的保护IC主要的生产商有精工、理光、美之美;MOSFET 主要的生产商有三洋、AO; 2)B级市场(40KK/M) 注:B级市场的保护IC主要的生产商有富晶、新德、中星微;MOSFET主要的生产商有三合微、华瑞、南海、喧昶、茂达; 3)C级市场(20KK/M) 注:C级市场的保护IC主要的生产商有士兰、黑森林、金微科; MOSFET主要的生产商有珠海南科、黑森林、金微科; 电池保养常识: 1 记忆效应镍氢充电电池上常见的现象。具体表现就是:如果长期不充满电就开始使用电池的话,电池的电量就会明显下降,就算以后想充满也充不满了。所以保养镍

锂离子电池工作原理

锂离子电池工作原理 正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。 负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。 正极 正极材料:可选正极材料很多,目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。 充电时:LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe

放电时:Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。 充电时:xLi + xe + 6C →LixC6 放电时:LixC6 → xLi + xe + 6C 锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。 组成部分 钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列: (1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。 (2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。 (3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

锂电池保护板原理

锂电池保护板原理文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

锂电池保护板原理锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。 锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。 在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。 1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。 2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。 3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至D O端由高电平变为低电平时VDD- VSS间电压。 4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时 VDD-VSS间电压。

5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到 DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。 9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。 10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。 1、通常状态:电池电压在过放电检出电压以上(以上),过充电检出电压以下(以下),VM端子的电压在充电器检出电压以上,在过电流/检出电压以下(OV)的情况下,IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制MOS管,DO、CO端都为高电平,MOS管处导通状态,这时可以自由的充电和放电; 当电池被充电使电压超过设定值VC后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止,当电池电压回落至VCR时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR小于VC一个定值,以防止电流频繁跳变。 当电池电压因放电而降低至设定值VD()时, VD2翻转,以IC内部固定的短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止。

锂电池的充放电系统

本科毕业论文(设计、创作) 题目:锂电池的充放电系统 学生姓名:学号:1002149 所在院系:专业:电气工程及其自动化入学时间:2010 年9 月导师姓名:职称/学位:副教授/硕士导师所在单位: 完成时间:2014 年 5 月安徽三联学院教务处制

锂电池的充放电系统 摘要:随着时代的发展,便携化设备应用的越来越广泛,而锂电池则成为便携化设备的主要的电源支持。锂电池与其他二次电池不同的是更需更安全高效的充电控制要求,因为这些特点让锂电池在实际的使用中有很多不便。因此,基于特征的锂离子电池的充电和放电特性,锂离子电池充电的充电过程和控制单元的的发展趋势,本文设计出了一款智能充放电系统。本文设计的控制单元大部分是由基于MAX1898的充电电路和AT89C51的控制单元构造而成。以LM7805 为MAX1898与AT89C51提供电源支持。本文还提供了用于锂离子电池的充电和放电控制系统的程序框图和功能。 锂离子充电电池和锂离子电池,微控制器,发电,转换和电压隔离光耦部分,放电特性充电芯片,锂离子电池充电电路设计,锂离子电池的程序设计充电作为主要内容本文。 关键词:单片机、MAX1898、AT89C51

Li-ion battery charge and discharge system Abstract:With the progress of the times, portable device applications more widely, and lithium battery becomes more portable equipment's main power supply support. Lithium secondary batteries with other difference is safer and more efficient charging needs control requirements , because these features make lithium batteries have a lot of inconvenience in actual use . Therefore, The body on the characteristics of lithium ion rechargeable electric discharge pool,the development trend of lithium-ion battery charging process and control unit , the paper designed an intelligent charging and discharging system . This design of the control unit is constructed from long MAX1898 -based charging circuit and a control unit from AT89C51 . Provide power supply support for LM7805 MAX1898 with AT89C51. This article also provides a block diagram and function for lithium-ion battery charge and discharge control system. Lithium- ion battery characteristics , charge and discharge characteristics of lithium -ion batteries , the introduction of lithium-ion battery charging circuit design, rechargeable lithium-ion battery is designed to generate part of the program the microcontroller parts, power supply , voltage conversion and opto-isolated part of the charging chip , etc. as the main content of the paper . Key words: SCM,STC89c51, MAX1898

锂电池保护电路设计方案

锂电池保护电路设计方案 锂电池材料构成及性能探析 首先我们来了解一下锂电池的材料构成,锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。 负极材料一般选用碳材料,目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中,正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右,正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价 格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料,而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多,常见的正极材料主要成分为LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。 锂电池充放电管理设计 锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减 小电池内阻。 虽然锂离子电池有以上所说的种种优点,但它对保护电路的要求比较高,在使用过程中应严格避免出现过充电、过放电现象,放电电流也不宜过大,一般而言,放电速率不应大于0.2C。锂电池的充电过程如图所示。在一个充电周期内,锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度,判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围,则禁止充电。允许充电的电压范围是:每节电池2.5V~4.2V。

锂离子电池充放电过程

涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用充电来实现上述目的。为补偿自放电,使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。又称维护充电。电信装置、信号系统等的直流电源系统的蓄电池,在完全充电后多处于涓流充电状态,以备放电时使用。 的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止。 池的充电方式是限压恒流,都是由IC芯片控制的,典型的充电方式是:先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到时,改为恒压充电,保持充电电压为。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。下图为充电曲线。 阶段1:涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电,涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即(以恒定充电电流为1A举例,则涓流充电电流为100mA), 阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在至之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为阶段3:恒压充电——当电池电压上升到时,恒流充电结束,开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少,当减小到时,认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh 的容量,1C就是充电电流1000mA。) 阶段4:充电终止——有两种典型的充电终止

锂离子电池工作原理

锂离子电池工作原理

正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。 负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。 一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越

快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。 正极 正极材料:可选正极材料很多,目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。 充电时:LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe 放电时:Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。 充电时:xLi + xe + 6C →LixC6 放电时:LixC6 → xLi + xe + 6C

手机锂电池保护板相关知识1

保护板初步知识 1、保护板的由来 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现 . 2、主要保护能能 过充电保护功能过放电保护功能 过电流保护电流包括过流1 过流2 短路保护 3、保护板的组成和元件: 保护板通常包括控制IC、开关MOS、储存电容、识别电阻及辅助器件NTC/PTC等组成。其中控制IC在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关断开,保护电芯的安全。 PTC是正温度系数热敏电阻,NTC是负温度系数热敏电阻.PTC与NTC在应用上有不同的地方是:PTC在电路中可以做过电流保护,NTC主要是开关浪涌电流的抑制.他们也有共同的作用就是温度感测和侦测试 4、原理图及元件介绍 IC 它由精确的比较器来获得保护可靠的保护参数,主要参数:-过充电压-过充恢复电压-过放电压-过放恢复电压-过流检测电压-短路保护电压-耗电 MOSFET 串在主充放电回路中,担当高速开关,执行保护动作。我司所用的都是串在B- P-间。MOSFET包含三个电极:漏极(D)源极(S)栅极(G);当G极为高电平时,D极与S极导通,当G极为低电平时,D极与S极断开。主要参数: -内阻-耐电流 -耐电压-内部是否连通-封装 FUSE PTC :二次保护器件。 原理图:

正极:B+ FUSE P+ 负极:B- MOS(2、3)脚MOS(1)脚接MOS(8)脚MOS(5、6)脚夫P- 5、功能介绍: 通常状态:当电芯电压在2。5V---4。2V之间,IC的充电控制脚(第1脚)和放电管控制脚(第3脚)同时处于高电平,充电MOS、放电MOS同时打开,B-与P-连通,保护板有输出电压,能正常允放电. -过放状态:当电池接上手机等负载后,电芯电压渐渐降低,同时IC同部通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压降到IC的过放保护电压时,IC放电控制脚(第1脚)输出电压为0V,即低电平,放电MOS关闭,无输出电压。 - 过充状态:当电池通过充电器充电时,随着充电时间的增加,电芯电压越来越高,当电芯电压升高到过充保护电压时,IC将认为电芯处于过充电电压状态,IC的充电控制脚(第3脚)输出为低电平,即0V;此时充电MOS管关闭,B-与P-处于断开状态,充电回路切断,充电停止。保护板处于过充状态并一直保持。等到P+ P-之间接上负载后,因此时虽然充电管处于关闭状态,但其内部的二极管的正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以放电,当电芯电压被放低至过充电恢复电压以下时,充电管又导通,电芯的B-与保护板的P-又重新接上,电芯又能正常的充放电。 -过流及短路保护:当电池的负载电流超过IC的过流保护值时,IC的放电控制脚(第1脚)输出低电平,MOS管关闭。3、 常见的问题点: -内阻大:决定电池内阻的器件有PCB的线阻,MOS管的导通内阻,FUSE的内阻,电芯内阻及镍片的电阻。 解决方法:首先判断电芯内阻(一般要求小于60mΩ)是否超过标准,其次是测试保护板内阻(一般要求小于60mΩ)、FUSE内阻(一般要求小于15mΩ),最后检查镍片及接触电阻(一般要求小于15mΩ)-无电压无内阻(不能充放电等):无电压无内阻通常是充电MOSFET 关闭或放电MOSFET关闭或充放电MOS同时关闭,导致MOS管关闭的原因有IC不能正常工作或MOS管自身损坏或MOS连锡,虚焊。解决方法:先检查IC第5脚电压电否正常(电压与电芯电压相同),第6脚与B-是否连好,电芯电压是否正常,R1电阻是阻值是否正确,R1是否虚焊。其次检查IC的充电控制脚(3脚)和放电控制脚(5脚)电压是否正确(在通常的状态,IC的1、3脚都是高电平,等于电芯电压)。再次检查MOS是否短路,虚焊。 无ID(热敏):ID电阻一端连接保护板的P-端子,一端连接保接保护板的ID端子,若有此类问题时,可首先确认线路是否导通,其次可确认电阻本身是否不良或是否连锡。 短路保护、过流保护不良:可先检查R2是否虚焊,IC的过流检测端子(IC的第2脚)是否虚焊,若无以上两种不良,那么应是IC本身损坏。

锂电池组保护板均衡充电基本工作原理

成组锂电池串联充电时,应保证每节电池均衡充电,否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、通断分流电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。而现有的单节锂电池保护芯片均不含均衡充电控制功能;多节锂电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯(如I2C总线)来实现,加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。 本文针对动力锂电池成组使用,各节锂电池均要求充电过电压、放电欠电压、过流、短路的保护,充电过程中要实现整组电池均衡充电的问题,设计了采用单节锂电池保护芯片对任意串联数的成组锂电池进行保护的含均衡充电功能的电池组保护板。仿真结果和工业生产应用证明,该保护板保护功能完善,工作稳定,性价比高,均衡充电误差小于50mV。 锂电池组保护板均衡充电基本工作原理 采用单节锂电池保护芯片设计的具备均衡充电能力的锂电池组保护板示意图如图1所示。其中:1为单节锂离子电池;2为充电过电压分流放电支路电阻;3为分流放电支路控制用开关器件;4为过流检测保护电阻;5为省略的锂电池保护芯片及电路连接部分;6为单节锂电池保护芯片(一般包括充电控制引脚CO,放电控制引脚DO,放电过电流及短路检测引脚VM,电池正端VDD,电池负端VSS等);7为充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系驱动主电路中充电控制用MOS管栅极;8为放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系驱动主电路中放电控制用MOS管栅极;9为充电控制开关器件;10为放电控制开关器件;11为控制电路;12为主电路;13为分流放电支路。单节锂电池保护芯片数目依据锂电池组电池数目确定,串联使用,分别对所对应单节锂电池的充放电、过流、短路状态进行保护。该系统在充电保护的同时,通过保护芯片控制分流放电支路开关器件的通断实现均衡充电,该方案有别于传统的在充电器端实现均衡充电的做法,降低了锂电池组充电器设计应用的成本。

锂离子电池充放电安全检测设计

锂离子电池充放电安全检测设计 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视,因此充电器制造商在设计产品时,须掌握锂离子电池的相关规格和特性,并使用具备完善电池检测及保护功能的充电芯片,以降低过电流、过电压或过温等状况所造成的危险。 随着科技进步、生活质量提升,电子产品的踪迹到处可见,其中又以手机为人类生活中不可或缺的必需品。不论是早期黑金刚手机或现今功能强大的智能手机,皆需要电源才能运作。 早期手机的电池主要有二种,一是镍氢、镍镉电池,二是锂离子电池,但现在使用镍氢、镍镉电池来做为电源的手机,已经是非常的少见,绝大部分都是使用锂离子电池,尤其消费者希望手机待机时间更长,且体积要更小,所以镍氢、镍镉电池已经慢慢不能符合消费者的期望而被淘汰。虽然镍氢、镍镉电池在价格以及替代电池取得的便利性优于锂离子电池,在其他电子产品上仍旧可看到镍氢、镍镉电池的踪迹;但是,在体积、重量及容量方面,镍氢、镍镉电池皆不如锂离子电池,所以现今标榜着轻薄短小的电子产品,几乎都是使用锂离子电池。 智能型手机因其功能强大、屏幕耗电量大,更是需要电池容量大及电力更耐久的锂离子电池。当手机电池电量不足时,使用者通常会以充电器或搭配一组移动电源随时对电池进行充电。 体积/容量兼具锂离子电池为电子产品首选 充电电池依其材质的不同可分为四类:铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。

表1 充电电池比较表 由表1优缺点看来,镍镉、镍氢及锂离子电池较适合使用在电子产品上;而锂离子电池无论是在体积、重量及容量(电子产品的使用时间)较优于镍镉、镍氢电池,也无记忆效应的问题,所以锂离子电池在电子产品使用上似乎方便许多。 延长使用寿命锂离子电池充/放电压成关键 一般来说,锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性,当电池电压在充电时上升到最高设定电压后,要立即停止充电,避免电池因过充电造成电池损毁而产生危险;电池供电(放电)时,电池电压如果降至最低设定电压以下便要停止放电,避免因过放电而降低使用寿命。 此外,为确保电池使用上的安全,锂离子电池还必须要加装短路保护,以避免发生危险;即使大多数的锂离子电池都有加装保护电路,然而在选择优质的充电器或移动电源时,这仍然是一项重要的考量因素。

锂离子电池充放电机理的探索

锂离子电池充放电机理的探索 及“锂亚原子”模型的建立 贵州航天电源科技有限公司张忠林杨玉光 摘要:锂离子电池的研究和发展一直都是以“摇椅理论”为指导,由于受该理论的影响,很多现象很难用传统的电化学理论进行解释。作者在生产实践中通过对一些现象的观察,并做了大量的试验和研究,提出“锂亚原子”的模型,并在此模型的基础上,对锂离子电池的充放电反应机理和一些现象用电化学理论进行了解释。 主题词:锂离子电池、反应机理、锂亚原子 一、前言 锂离子电池是在锂金属电池基础上发展起来的。由于锂金属电池在充放电时出现锂枝晶,刺破隔膜造成短路,出现爆炸等现象,这一问题长期困扰锂金属电池的发展,目前仍很难投入到民用市场。锂离子电池研究始于20世纪80年代,1991年首先由日本索尼公司推出了批量民用产品,由于其具有比能量高、体积小、重量轻、工作电压高、无记忆效应、无污染、自放电小等优点,受到市场欢迎,并迅速占领市场,广泛用于移动通讯、笔记本电脑、移动DVD、摄像机、数码相机、蓝牙耳机等便携式电子产品。目前主要产地集中在日本、中国和韩国,预计2004年全球需求量将达到10亿只。 由于锂离子电池从开始研究到现在才20多年时间,真正投入应用也只有十多年的时间,基础理论的研究还不是十分成熟,对锂离子电池的生产和发展很难起到全面指导作用,特别是对电池充放电反应机理的认识还存在很大分歧,有些现象用目前的理论和机理还很难解释。本文对锂离子电池充放电反应机理提出了一些看法,并对生产中存在的现象进行了解释,希望与锂电池同行共同探讨。二、基本原理 目前锂离子电池公认的基本原理为“摇椅理论”,该理论认为锂离子电池充放电反应机理不是通过传统氧化还原反应来实现电子转移,而是通过锂离子在层状物质的晶格中嵌入和脱出,发生能量变化。

电池保护板工作原来

锂电池保护板的主要参数 锂电池保护板主要由保护IC和MOS管构成 (1)保护IC主要参数 1) 封装 2) 过充电压 3) 过充释放电压 4) 过放电压 5) 过放释放电压 6) 耐压 (2) MOSFET主要参数 1) N沟、P沟 2) 内阻 3) 封装(TSSOP8 <简称薄片> 、SOP8<简称厚片>、SOT23-6等) 4) 耐电流 5) 耐电压 6) 内部是否连通 锂电池保护板的工作原理 锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,保护板有两个核心部件:一块保护IC,它是由精确的比较器来获得可靠的保护参数;另外是MOSFET串在主充放电回路中担当高速开关,执行保护动作。下面以D W01 配MOS管8205A进行讲解: 激活保护板的方法:当保护板P+、P-没有输出处于保护状态,可以短路B-、P-来激活保护板,这时,Dout、Cout均会处于低电平(保护IC此两端口是高电平保护,低电平常态)状态打开两个MOS开关。 1.锂电池保护板其正常工作过程为: 当电芯电压在2.5V至4.3V之间时,DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压),第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚,8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压,故均处于导通状态,即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通,保护板有电压输出。 2.保护板过放电保护控制原理: 当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态,便立即断开第1脚的输出电压,使

锂电池充放电系统的设计毕业设计

题目:锂电池充放电系统的设计 所在院系:信息与通信技术系专业:电气工程及其自动化

摘要 随着电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携化和小型轻量化的方向发展,也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前为止,较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。由于不同类型电池的充电特性不同,通常对不同类型,甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器,但这在实际使用中有很多不便。 本设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器,在设计上,选择了简洁、高效的硬件,设计稳定可靠的软件,说明了系统的硬件组成,包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路,并对充电器的核心器件MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。阐述了系统的软硬件设计。以C 语言为开发工具,进行了设计和编码。保证了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。 该充电器具有检测锂离子电池的状态;自动切换充电模式以满足充电电池的充电需求;充电器短路保护功能;充电状态显示的功能。在生活中更好的维护了充电电池,使电池更好被运用到生活中。 关键词:单片机、MAX1898、AT89C51

Abstract Electronic technology's fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on battery's power supply system. At present, the many use's batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective characteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type battery's charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use. This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency. The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's condition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life,and lengthened the rechargeable battery’s service life. Key words: SCM,STC89c51, MAX1898

锂离子电池的过充电和过放电产生的问题

针对锂离子电池过充电、过放电问题 过充电:锂离子电池过充时,电池电压随极化增大而迅速上升,会引起正极活性物质结构的不可逆变化及电解液的分解,产生大量气体,放出大量的热,使电池温度和内压急剧增加,存在爆炸、燃烧等隐患。 过放电:电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,电解液分解,负极锂沉积,电阻增大,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。 解决措施: 1、改变正极材料:目前钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟 的体系,但是充满电后,仍旧有大量的锂离子留在正极,当过充时,残留在正极的锂离子将会涌向负极,在负极上形成枝晶(使其晶面的半高宽变大,导致某一方向的晶粒尺寸变小,晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹,进而破坏负极表面的SEI 膜并促进SEI 膜的修复,SEI 膜的过度生长消耗活性锂,因此造成了电池的不可逆容量衰减。如图1所示)这是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果。甚至在正常充放电过程中,也有可能会有的产生多余的锂离子游离到负极形成枝晶(由于石墨的嵌脱锂电位较低,接近锂的还原电位,因此在某些条件下负极容易出现锂沉积,锂沉积会消耗活性锂,产生不可逆容量损失)。因此寻求高能量密度、高安全、环保和价格便宜的电极材料是动力电池发展的关键。目前国家选择的安全正极材料有锰酸锂、磷酸铁锂等。 (锰酸锂LiMnO4分子结构上面可以保证在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钻酸锂,分解温度超过钴酸锂10O℃,即使由于外力发生内部短路、外部短路、过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸

锂电池保护板原理

锂电池保护板原理 锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。 锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。 普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路导通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全。 在保护板正常的情况下,Vdd为高电平,Vss,VM为低电平,DO、CO为高电平,当Vdd,Vss,VM任何一项参数变换时,DO或CO端的电平将发生变化。 1、过充电检出电压:在通常状态下,Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS 间电压。 2、过充电解除电压:在充电状态下,Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时 VDD-VSS间电压。 3、过放电检出电压:通常状态下,Vdd逐渐降低至D O端由高电平变为低电平时VDD- VSS 间电压。 4、过放电解除电压:在过放电状态下,Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。 5、过电流1检出电压:在通常状态下,VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS 间电压。

6、过电流2检出电压:在通常状态下,VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 7、负载短路检出电压:在通常状态下,VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO 端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。 8、充电器检出电压:在过放电状态下,VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。 9、通常工作时消耗电流:在通常状态下,流以VDD端子的电流(IDD)即为通常工作时消耗电流。 10、过放电消耗电流:在放电状态下,流经VDD端子的电流(IDD)即为过流放电消耗电流。

锂电池保护芯片原理

锂电池保护原理 锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护;在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值(一般±20mV),实现电池组各单体电池的均充,有效地改善了串联充电方式下的充电效果;同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态,保护并延长电池使用寿命;欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。 成品锂电池组成主要有两大部分,锂电池芯和保护板,锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成;正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠,包装,灌注电解液,封装后即制成电芯,锂电池保护板的作用很多人都不知道,锂电池保护板,顾名思义就是保护锂电池用的,锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流,还有就是输出短路保护。 01锂电池保护板组成

1、控制ic, 2、开关管,另外还加一些微容和微阻而组成。控制ic 作用是对电池的保护,如达到保护条件就控制mos进行断开或闭合(如电池达到过充、过放、短路、过流、等保护条件),其中mos管的作用就是开关作用,由控制ic开控制。锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流。 02保护板的工作原理 1、过充保护及过充保护恢复 当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V,具体过充保护电压取决于IC)后,VD1翻转使Cout变为低电平,T1截止,充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V,具体过充保护恢复电压取决于IC)时,Cout变为高电平,T1导通充电继续,VCR 必须小于VC一个定值,以防止频繁跳变。 2、过放保护及过放保护恢复 当电池电压因放电而降低至设定值VD(2.3-2.5V,具体过充保护电压取决于IC)时,VD2翻转,以短时间延时后,使Dout变为低电平,T2截止,放电停止,当电池被置于充电时,内部或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。 3、过流、短路保护 当电路充放回路电流超过设定值或被短路时,短路检测电路动作,使MOS管关断,电流截止。

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