分析:锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解

日期: 2024-06-02 13:09:56|浏览: 136|编号: 71175

友情提醒:信息内容由网友发布,请自鉴内容实用性。

分析:锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01、充放电控制(包含两个N沟道)等组成。单体锂电池接在B+、B-之间,电池组从P+、P-输出电压。充电时,充电器输出电压接在P+、P-之间,电流从P+流向单体电池的B+、B-,再经充电控制流向P-。

在充电过程中,当单节电池电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号,关闭充电控制,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充而损坏。

在放电过程中,当单节电池电压降至2.30V时,DW01的OD引脚输出信号关闭放电控制,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放而损坏。DW01的CS引脚为电流检测引脚,当输出短路时,充放电控制通态压降急剧增大,CS引脚电压迅速上升,DW01输出信号迅速关闭充放电控制,从而实现过流或短路保护。

二次锂电池有哪些优点?

1. 能量密度高

2.工作电压高

3.无记忆效应

4.循环寿命长

5.无污染

6. 轻量

7. 自放电率低

锂聚合物电池有哪些优点?

1、无电池漏液问题,电池中不含液态电解质,而是采用胶体固体;

2.可制成薄型电池:在3.的容量下,其厚度可薄至0.5mm;

3、电池可设计成各种形状;

4、电池可弯曲变形:聚合物电池最大可弯曲角度达900度左右;

5、可做成单块高电压:液体电解质电池需要几块电池串联起来才能达到高电压,而聚合物电池由于不含液体,因此可以在单块电池中做成多层,达到高电压;

6、容量将是同等体积锂离子电池的两倍。

IEC规定锂电池的标准循环寿命测试为:

电池以0.2C放电至3.0V/块后;

1.1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流20mA,搁置1小时,再以0.2C放电至3.0V(一个循环);

经过500次循环后,容量应保持在初始容量的60%以上;

国家标准规定,锂电池的标准荷电保持测试是(IEC尚无相关标准);

电池在25摄氏度时以0.2C放电至3.0V,再以1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流10mA,在20+_5环境下储存28天后,以0.2C放电至2.75V计算放电容量。

什么是二次电池的自放电?不同类型电池的自放电率是多少?

自放电又称荷电保持能力,是指电池在一定的环境条件下,保持开路状态下储存的电量的能力。一般来说,自放电主要受制造工艺、材料、储存条件等影响。自放电是衡量电池性能的主要参数之一。

一般来说,电池储存温度越低,自放电率越低。但需要注意的是,过低或过高的温度都可能损坏电池,使其无法使用。比亚迪常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电后,开路放置一段时间,出现一定程度的自放电是正常的。IEC标准规定,镍镉、镍氢电池充满电后,在温度20度、湿度65%的环境下开路放置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分钟。

与其他可充电电池系统相比,含有液体电解质的太阳能电池的自放电率明显较低,在25°C时约为10%/月。

什么是电池内阻以及如何测量?

电池内阻是指电池工作时,电流流过电池时遇到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻。由于充电电池的内阻很小,测量直流内阻时,电极容量发生极化,产生极化内阻,因此无法测得其真实值。但测量其交流内阻,可以消除极化内阻的影响,得到真实内阻值。

交流内阻测试法是:利用电池等效于有源电阻的特性,给电池通以50mA的恒定电流,经过电压采样、整流、滤波等一系列处理,准确测量其电阻值。

电池内压是多少?电池正常内压是多少?

电池内压是充电、放电过程中产生的气体形成的压力,主要受电池材料制造工艺、结构等使用过程因素影响,一般情况下电池内压维持在正常水平,在过充或过放电情况下,电池内压可能会升高。

如果复合反应的速率低于分解反应的速率,产生的气体就来不及消耗,就会造成电池内压升高。

什么是内部压力测试?

锂电池内压测试:(UL标准)

模拟电池在高海拔(低气压11.6kPa)环境下,检查电池是否出现漏液、鼓包现象。

具体步骤:将电池1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流10mA,然后放入气压11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱内存放6小时,电池不爆炸、不起火、不破裂、不漏液。

环境温度如何影响电池性能?

在所有环境因素中,温度对电池充放电性能影响最大的是温度。电极/电解液界面的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,电极的反应速度也会下降。假设电池电压不变,放电电流减小,电池的功率输出也会减少。如果温度上升,则相反,即电池输出功率会增加。温度还影响电解液的传输速度,温度上升,传输速度加快,温度下降,传输变慢,电池的充放电性能也会受到影响。但是,如果温度过高,超过45℃,则会破坏电池内的化学平衡,引起副反应。

控制过充电的方法有哪些?

为了防止电池过充,需要对充电终点进行控制。当电池充满电后,会有一些特殊的信息来判断充电是否到达终点。一般来说,防止电池过充有六种方法:

1、峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来确定充电的终点;

2.dT/dt控制:通过检测电池峰值温度的变化率来确定充电终点;

3.T控制:在电池充满电时,电池温度与环境温度之差会达到最大;

4、-V控制:当电池充满电后达到峰值电压时,电压会下降到某一值;

5、时序控制:通过设定一定的充电时间来控制充电终点,一般设定充电至标称容量的130%所需的时间;

6、TCO控制:考虑到电池的安全性和特性,应避免在高温下充电(高温电池除外)。因此,当电池温度上升60℃时,应停止充电。

什么是过度充电以及它如何影响电池性能?

过度充电是指电池通过一定的充电过程充满电后,继续进行充电的行为。

由于设计时负极容量大于正极容量,正极产生的气体会透过隔膜纸与负极产生的镉复合,因此正常情况下电池内压不会明显升高,但如果充电电流过大或充电时间过长,产生的氧气来不及消耗,就可能造成内压升高,电池变形、漏液等不良现象,同时其电气性能也会明显下降。

什么是过度放电?它对电池性能有什么影响?

当电池将内部储存的电量全部放完,电压达到一定值时,继续放电就会造成过放电。放电截止电压通常根据放电电流大小确定,0.2C-2C放电一般设定为1.0V/cell,3C以上如5C、10C则设定为0.8V/cell。电池的过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放电或者反复过放电。一般来说,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质的可逆性会遭到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会明显衰减。

不同容量的电池一起使用会出现什么问题?

如果不同容量的电池或新旧电池混在一起,可能会出现漏液或零电压。这是因为在充电过程中,容量差异导致有些电池过充,有些电池欠充。放电时,有些容量大的电池放电未充分,而容量小的电池则放电过度。如此恶性循环,导致电池损坏而漏液或电压低(零)。

什么是电池爆炸以及如何防止?

电池内的任何固体物质瞬间放电并被推到距离电池25cm以上的地方,就称为爆炸。判断电池是否爆炸,实验采用以下条件。用网罩住实验电池,电池在中间,距离网的任何一边25cm。网的密度为6-7根/cm,网线采用直径0.25mm的软铝丝。如果实验中没有固体部分穿过网,证明电池没有爆炸。

锂电池串联问题

由于电池在生产时要经过从涂层到成品等多道工序,即使经过严格的检测程序,让每块电源的电压、内阻、容量都保持一致,但使用一段时间后还是会存在一些差异。就像妈妈生下的双胞胎,刚出生时可能长得一模一样,妈妈很难分辨出来。但随着两个孩子不断长大,还是会存在一些差异,锂动力电池也是如此。

使用一段时间后就会出现差异,总电压控制法很难应用在锂电电池上,比如36V的电池组必须用10节电池串联,总充电控制电压为42V,放电控制电压为26V。采用总电压控制法,由于电池一致性特别好,使用初期可能不会出现任何问题。使用一段时间后,电池内阻和电压就会波动,形成不一致的状态(不一致是绝对的,一致性是相对的),此时再采用总电压控制已经无法达到其目的。

比如10节电池放电时,其中两节电池电压为2.8V,四节电池电压为3.2V,四节电池电压为3.4V,现在整体电压为32V,我们让它继续放电,直到放电到26V,这样两节2.8V的电池电压就低于2.6V,处于过放状态。锂电池过放几次就报废了。相反,用整体电压控制充电方式充电,也会造成过充。比如用当时上面10节电池的电压状态充电。

当整体电压达到42V时,两块2.8V的电池处于“饥饿”状态,快速吸电,会超过4.2V。过度充电,超过4.2V的电池,不仅会因电压过高而报废,甚至会有危险。这就是锂电电池的特性。

锂离子电池的额定电压为3.6V(部分产品为3.7V),充满电时的终止充电电压与电池正极材料有关:石墨正极材料为4.2V;焦炭正极材料为4.1V。不同的正极材料内阻也不同,焦炭正极内阻稍大,其放电曲线也稍有不同,如图1所示,一般称为4.1V锂离子电池和4.2V锂离子电池,现在用的大部分是4.2V,锂离子电池的放电终止电压为2.5V~2.75V(电池厂给出工作电压范围或放电终止电压,参数略有不同)。低于放电终止电压继续放电称为过放电,会损坏电池。

便携式电子产品都是以电池作为电源的。随着便携式产品的快速发展,各种电池的使用量也大幅增加,并且开发出了很多新型的电池。除了大家熟悉的高性能碱性电池、可充电镍镉电池、镍氢电池外,还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍锂电池的基本知识。包括它的特性、主要参数、型号含义、适用范围、使用注意事项等。

锂是一种金属元素,化学符号为Li(英文名称)。它是一种银白色、非常柔软、化学性质活泼的金属,也是最轻的金属。除了用于原子能工业外,它还可用于制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)和锂电池。在锂电池中,它用作电池的阳极。

锂电池也分为不可充电和可充电两大类,不可充电电池称为一次性电池,只能将化学能转化为电能一次,无法将电能转化回化学能(或转化性能极差)。可充电电池称为二次电池(也叫蓄电池),能将电能转化为化学能储存起来,使用时再将化学能转化为电能,具有可逆性,如电能与化学能兼具的锂电池主要特点。

智能便携电子产品要求体积小、重量轻,但电池的体积和重量往往是其他电子元件中最大、最重的。比如过去的“大哥大”就相当“大而笨重”,而如今的手机却如此轻巧。电池的改进在这其中起到了重要作用:过去是镍镉电池,现在是锂离子电池。

锂电池最大的特点就是比能量高。什么是比能量呢?比能量是指单位重量或单位体积的能量。比能量的表示单位是Wh/kg或Wh/L。Wh是能量的单位,W是瓦特,h是小时;kg是千克(重量单位),L是升(体积单位)。这里举个例子来说明:5号镍镉电池的额定电压是1.2V,容量为,所以它的能量是0.96Wh(1.2V×0.8Ah)。同样大小的5号锂二氧化锰电池的额定电压是3V,容量为,所以它的能量是3.6Wh。这两个电池的体积是一样的,所以锂二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍!

一节AA镍镉电池约重23g,而一节AA锂锰电池约重18g。一节锂锰电池为3V,而两节镍镉电池仅为2.4V。因此,使用锂电池时,电池数量少(使便携式电子产品更小、更轻),电池寿命长。

此外锂电池还具有放电电压平稳、使用温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应、无污染等优点。

锂电池的缺点是价格昂贵,所以目前应用还不是很广泛,主要用在掌上电脑、PDA、通讯设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器仪表等方面。随着技术的发展、工艺的改进和产量的增加,锂电池的价格还会不断下降,应用也会越来越普遍。

不可充电锂电池

不可充电锂电池的种类很多,最常用的有锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池、锂与其他化合物电池等,本文只介绍前两种最常用的。

1.锂-二氧化锰电池(Li MnO2)

锂-二氧化锰电池是以锂为阳极、二氧化锰为阴极、采用有机电解液的一次性电池。这种电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是普通碱性电池的两倍);终止放电电压为2V;比能量大(见上例);放电电压稳定可靠;贮存性能好(贮存时间3年以上),自放电率低(年自放电率≤2%);使用温度范围为-20℃~+60℃。

电池可制成各种形状以满足不同的需求,有方形、圆柱形、纽扣形等,圆柱形的也有不同直径和高度。下面是大家比较熟悉的1#(型号代号D)、2#(型号代号C)、5#(型号代号AA)电池的主要参数。

CR代表圆柱形锂锰电池;五位数字中,前两位代表电池直径,后三位代表高度,带一位小数。例如直径为14mm,高度为50.5mm(此型号通用)。

这里需要指出的是,不同厂生产的同型号电池,其参数可能略有不同。另外,标准放电电流值比较小,实际放电电流可以大于标准放电电流,连续放电和脉冲放电允许的放电电流也不同,电池厂提供相关数据。例如力星电源公司生产的电池,其最大连续放电电流给出为,最大脉冲放电电流可达。

相机使用的锂电池大多是锂二氧化锰电池。

纽扣型(硬币型)电池的体积相对较小,直径为12.5至24.5毫米,高度为1.6至5.0毫米。

CR是圆柱形锂二氧化锰电池,后四位数字的前两位为电池直径,后两位为高度,带小数点。例如直径为12.5mm(不含小数点后的数字),其高度为2.0mm。此型号表示方法是国际通用的。

这种纽扣电池常用于钟表、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、IC卡、备用电源等。

2.锂-亚硫酰氯电池()

锂-亚硫酰氯电池的比能量最高,目前可达500Wh/kg或/L。其额定电压为3.6V,中等电流放电时具有极其平坦的3.4V放电特性(在90%容量范围内可平坦放电,保持变化不大)。电池可在-40℃至+85℃范围内工作,但-40℃时的容量约为常温容量的50%。自放电率低(年自放电率≤1%),贮存寿命在10年以上。

比较1#(尺寸代号D)镍镉电池与1#锂亚硫酰氯电池的比能量:1#镍镉电池额定电压为1.2V,容量为;1#锂亚硫酰氯电池额定电压为3.6V,容量为,则后者的比能量是前者的6倍!

应用说明

以上两种锂电池为一次性电池,不可充电(充电时很危险!);不可将电池正负极短路;不可过大电流放电(超过最大放电电流放电);当电池使用到终止放电电压时,应及时从电子产品中取出;使用过的电池不可挤压、焚烧或拆解;不可在规定温度范围以外使用。

由于锂电池的电压比普通电池或镍镉电池高,使用时一定要注意不要弄错,以免损坏电路。通过熟悉型号中的CR和ER,可以知道它的类型和额定电压。购买新电池时,一定要按照原型号购买,否则会影响电子产品的性能。

提醒:请联系我时一定说明是从浚耀商务生活网上看到的!