锂电池电路应用,及过充电、过放电、短路保护详解!

日期: 2024-05-02 02:04:49|浏览: 78|编号: 62665

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电池电路应用,及过充电、过放电、短路保护详解!

锂电池也分为两类:不可充电电池和可充电电池。 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,不能将电能恢复为化学能(或还原性能极差)。 可充电电池称为二次电池(也称为蓄电池)。 它可以将电能转化为化学能并储存起来。 使用时,它可以将化学能转化为电能。 它是可逆的,如电化学能源锂电池的主要特点。

锂电池的最大特点是比能量高。 什么是比能量? 比能是指单位重量或单位体积的能量。 比能以 Wh/kg 或 Wh/L 表示。 Wh是能量单位,W是瓦特,h是小时; kg 是千克(重量单位),L 是升(体积单位)。 这里举例说明:AA镍镉电池的额定电压为1 2V,其容量为,则其能量为0 96Wh(1 2V×0 8Ah)。 同样尺寸的AA锂二氧化锰电池的额定电压为3V,其容量为,则其能量为3·6Wh。 这两种电池的体积相同,因此锂二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍!

一节 AA 镍镉电池重约 23 克,一节 AA 锂二氧化锰电池重约 18 克。 一节锂二氧化锰电池是3V,而两节镍镉电池只有2个4V。 因此,使用锂电池时,电池数量少(可以减小便携式电子产品的体积和重量),并且电池的工作寿命长。

此外,锂电池还具有放电电压稳定、工作温度范围宽、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,目前无法广泛使用。 主要应用于掌上电脑、PDA、通讯设备、相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器仪表等。随着技术的发展、工艺的改进和产量的增加,锂电池的价格将不断下降,它们的应用将变得更加普遍。

不可充电锂电池:

不可充电锂电池有很多种。 目前常用的有锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池以及锂等复合电池。

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、使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2V; 比能量大(见上例); 放电电压稳定可靠; 良好的储存性能(储存时间大于3年),自放电率低(年自放电率≤2%); 工作温度范围-20°C ~ +60°C。

电池可以制成不同的形状,以满足不同的要求。 其形状有长方体、圆柱体和纽扣型(纽扣型)。 圆柱形也有不同的直径和高度尺寸。 以下是大家熟悉的1#(尺寸代号D)、2#(尺寸代号C)和5#(尺寸代号AA)电池的主要参数。

CR代表圆柱形锂二氧化锰电池; 五位数字中,前两位代表电池的直径,后三位代表高度,保留一位小数。 例如,其直径为14mm,高度为50×5mm(此型号为通用型)。

这里需要指出的是,不同工厂生产的同一型号电池的参数可能会有所不同。 另外,标准放电电流值小,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的允许放电电流也不同,电池厂提供了相关数据。 例如力星电源公司生产的最大连续放电电流为 ,最大脉冲放电电流可达 。

相机中使用的锂电池大部分是锂二氧化锰电池。 相机常用的锂二氧化锰电池列于表2,以供参考。

纽扣式(纽扣型)电池尺寸较小,直径为12 5 至24 5 毫米,高度为1 6 至5 0 毫米。 几种常用的纽扣电池如表3所示。

CR是圆柱形锂二氧化锰电池。 后四位的前两位是电池的直径,后两位是带小数点的高度。 例如,直径为12×5mm(不包括小数点后的数字),其高度为20mm。 这种模型表示方法是国际上公认的。

此类纽扣电池常用于钟表、计算器、电子记事本、相机、助听器、电子游戏机、IC卡、后备电源等。

2、锂亚硫酰氯电池(Li SOCl2)

锂亚硫酰氯电池比能量最高,目前可达到500Wh/kg或/L的水平。 其额定电压为3.6V,中电流放电时具有极其平坦的3.4V放电特性(可在90%容量范围内平坦放电,变化很小)。 电池可在-40℃~+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%),储存寿命10年以上。

比较1#(尺寸代号D)镍镉电池和1#锂亚硫酰氯电池的比能量:1#镍镉电池的额定电压为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,不能充电(充电时有危险!); 电池正负极不能短路; 电池不能过大电流放电(超过最大放电电流放电); 电池必须使用至放电电压结束。 ,应及时从电子产品中取出; 废旧电池不能挤压、燃烧或拆卸; 不能在超出规定的温度范围内使用。

由于锂电池的电压比普通电池或镍镉电池高,所以使用时不要出错,以免损坏电路。 通过熟悉型号中的CR和ER就可以知道其类型和额定电压。 购买新电池时,一定要按照原来的型号购买,否则会影响电子产品的性能。

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01、充放电控制(含两个N沟道)等部分组成。 单体锂电池连接在B+和B-之间,电池组从P+和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-,再通过充电控制流向P-。 充电过程中,当单体电池电压超过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,从而防止锂电池因充电而损坏。到过度充电。 放电过程中,当单体电池电压降至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,从而防止锂电池因放电而损坏。过度放电。 DW01的CS引脚为电流检测引脚与输出短路时,充放电控制的导通压降急剧增大,CS引脚电压迅速上升。 DW01输出信号使充放电控制快速关闭,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、重量轻

7、自放电小

锂聚合物电池有哪些优点?

1、不存在电池漏液问题。 该电池不含液体电解质,使用胶体固体。

2、可制成薄型电池:容量为3.0,厚度可薄至0.5mm。

3.电池可设计成多种形状

4、电池可弯曲变形:聚合物电池最大可弯曲900度左右

5.可制成单个高压电池:液体电解质电池只有将多个电池串联才能实现高电压。 由于聚合物电池没有液体,因此可以在单个电池中制成多层组合以实现高电压。

7、容量将是同尺寸锂离子电池的两倍

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/支后

1、1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流20mA,静置1小时,然后0.2C放电至3.0V(一个周期)

重复循环500次后,容量应达到初始容量的60%以上。

国家标准规定锂电池的标准荷电保持率测试是(IEC无相关标准)。

电池在25摄氏度下以0.2C放电至3.0/节后,以1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流为10mA。 在20+_5温度下保存28天后,在0.2C下放电至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,是指电池在一定环境条件下,在开路状态下保持所储存电量的能力。 一般来说,自放电主要受制造工艺、材料和储存条件的影响。 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。 但也要注意,温度过低或过高,都可能导致电池损坏而无法使用。 比亚迪传统电池要求储存温度范围为-20~45℃。 电池充满电并放置一段时间后,出现一定程度的自放电是正常现象。 IEC标准规定,镍镉、镍氢电池在温度20度、湿度65%条件下充满电开路28天后,0.2C放电时间大于3小时分别为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。

什么是电池的内阻以及如何测量?

电池的内阻是指电池工作时电流流过电池内部的阻力。 一般分为交流内阻和直流内阻。 由于充电电池的内阻很小,在测量直流内阻时,电极容量会出现极化。 ,产生极化内阻,因此无法测量其真实值。 但测量其交流内阻可以避免极化内阻的影响,得到真实的内阻值。

交流内阻测试方法是:利用电池相当于一个有源电阻的特性,给电池提供50mA的恒流,对其电压进行采样、整流滤波等一系列过程,从而精确测量其内阻。

电池的内压是多少? 电池的正常内压是多少?

电池的内压是在充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、结构等使用工艺因素影响。 一般来说,电池的内部压力保持在正常水平。 在过度充电或过度放电的情况下,电池的内部压力可能会增加:

如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体不能及时消耗掉,就会导致电池内压升高。

什么是内压测试?

锂电池的内压测试为:(UL标准)

模拟电池在高海拔(低压11.6kPa),检查电池是否漏液、鼓包。

具体步骤:将电池用1C恒流恒压充电至4.2V,截止电流10mA,然后存放在气压11.6Kpa、温度(20+ _3) 6 小时。 电池不会爆炸。 火灾、裂缝、泄漏。

环境温度对电池性能有何影响?

在所有环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大。 电极/电解质界面处的电化学反应与环境温度有关。 电极/电解质界面被视为电池的心脏。 如果温度降低,电极的反应速率也会降低。 假设电池电压保持恒定,放电电流减小,电池的功率输出也会减小。 如果温度升高,则相反,即电池输出功率会增加,而且温度也会影响电解液的传输速度。 如果温度升高,则速度加快,传输温度降低,传输速度减慢,电池充放电性能也会受到影响。但如果温度太高,超过45℃,就会破坏化学物质。电池平衡并引起副反应。

过充电的控制方法有哪些?

为了防止电池过度充电,需要控制充电终点。 当电池充满时,会有一些特殊的信息可以用来判断充电是否已经到达终点。 防止电池过充的方法一般有六种:

1、峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来确定充电终点;

2、dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来确定充电终点;

3、T控制:当电池充满电时,温度与环境温度的温差达到最大;

4.-V控制:当电池充满电并达到峰值电压时,电压会下降一定值。

5、定时控制:通过设定一定的充电时间来控制充电终点。 一般通过设定充电130%标称容量所需时间来控制;

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),因此当电池温度升高60℃时应停止充电。

什么是过度充电以及它对电池性能有何影响?

过充是指电池经过一定的充电过程充满电后继续充电的行为。

由于设计时负极容量高于正极容量,正极产生的气体穿过隔膜纸与负极产生的镉结合。 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,产生的氧气不能及时消耗掉,可能会导致内压升高,电池变形、漏液。 及其他不良现象。 同时,其电性能也会显着降低。

什么是过度放电以及它对电池性能有何影响?

电池将内部储存的电量放完,电压达到一定值后,继续放电会造成过放。 放电截止电压通常根据放电电流来确定。 0.2C-2C放电一般设置为1.0V/个,3C以上放电,如5C或10C,设置为0.8V/个。 电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放电,或者反复过放电对电池的影响更大。 一般来说,过度放电会增加电池内压,破坏正负极活性物质的可逆性。 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用,可能会出现漏液、零电压等现象。 这是因为在充电过程中,容量的差异导致有的电池过充,有的电池充电不足。 放电时,有些容量高的电池没有完全放电,而容量低的电池则过放。 如此恶性循环,导致电池损坏、漏液或电压低(零)。

什么是电池爆炸以及如何预防电池爆炸? 电池中任何固体物质瞬间放电并被推到距离电池25cm以上的地方都称为爆炸。 要确定电池是否爆炸,请使用以下测试条件。 用网覆盖实验电池,电池位于中心,距网两侧各25cm。 网的密度为6-7根/cm,网线为直径0.25mm的软铝丝。 如果实验中没有固体部分穿过网罩,则证明电池没有爆炸。

锂电池串联连接问题

电池生产过程中,从涂层到成品有很多工序。 即使经过严格的测试程序,使每款电源的电压、电阻、容量一致,但在使用一段时间后,还是会出现这样或那样的差异。 就像母亲生下的双胞胎一样,他们出生时可能看起来一模一样,母亲很难区分他们。 然而,随着两个孩子的不断成长,就会出现这样或那样的差异。 锂动力电池也是如此。 使用一段时间后,整体电压控制方法很难适用于锂动力电池。 例如,36V电池组必须使用10节电池串联。 整体充电控制电压为42V,放电控制电压为26V。 采用整体电压控制方式,在初次使用阶段可能不会出现任何问题,因为电池一致性特别好。 使用一段时间后,电池的内阻和电压出现波动,形成不一致的状态。 (不一致是绝对的,一致是相对的。)此时,仍然采用整体电压控制无法达到其目的。 例如,10节电池放电时,其中2节电池电压为2.8V,4节电池电压为3.2V,4节电池电压为3.4V。 目前总电压为32V。 我们让它继续放电,直到工作到26V。 这样,两节2.8V的电池就低于2.6V,处于过放状态。 锂电池如果多次过度放电,就会报废。 相反,采用整体压控充电方式充电时,也会出现过充现象。 例如,使用以上10节电池的当前电压状态进行充电。 当整体电压达到42V时,两节2.8V电池处于“饥饿”状态,迅速吸收电量,会超过4.2V。 过充超过4.2V的电池不仅会因电压过高而报废。 ,甚至可能发生危险。 这就是锂动力电池的特性。

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