1、關于鋰電保護原理簡述第一張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰離子電池的“前世今生”鋰是鋰電池的核心，是最輕的金屬元素，比重是鋁的五分之一早期的鋰離子電池因為活性難掌握，所以充電時的枝晶效應會使電芯內部短路現在的鋰離子電池是由正極、負極、電解質、隔膜組成鋰離子的未來是在發展新的正負極材料第二張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月負極枝晶效應充電過程中Li+從正極LiCoO2 中脫出，進入電解液，在充電器的外電場的作用下向負極移動依次進入石墨組成的負極，并形成LiC化合物，如果充電速度過快，使Li+來不及進入負極柵格，在負極附近的電解液中就會聚集Li+，這些靠近碳C負極的Li+很可能從

2、負極俘獲一個電子成為金屬鋰，持續堆積后形成樹狀晶體，俗稱枝晶。第三張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月另外一種是隨著負極充滿電的程度越高，LiC晶格空間越少，從正極移動過來的LI+找到空格的機會就越少，如果充電速度不變的話，一樣會堆積Li+,因此在充電后半段要減小電流。枝晶長大會刺破隔膜，使電芯內部形成正負極短路，所以說充電速度越快越危險，充電終止電壓越高越危險，充電時間越長也越危險負極枝晶效應第四張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的使用根據上述所分析，鋰電池的電壓過高或過低都會造成嚴重問題，根據實際使用情況大致給鋰電池分了幾個使用區間如下：超過（4.2754.35V）為高

3、壓危險區4.2V4.275V為高壓警戒區4.2V（2.53.0V）為正常使用區2.3V（2.53.0V）為低壓警戒區2.3V以下為低壓危險區第五張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月保護板的保護原理一1、單節保護板原理圖V1V2VD2VD1第六張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理二該保護回路由兩個MOSFET (Q1包含兩個MOSFET)和一個控制IC（IC1）外加一些阻容元件構成。控制IC負責監測電池電壓與回路電流，并控制兩個MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開關作用，分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷，單節保護IC早期的延時電容外置在保護IC外圍電路

4、，現在延時部分均內置在保護IC的內部，該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能，其工作原理分析如下 第七張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理三1、正常狀態 在正常狀態下電路中IC1的“CO”（第3腳）與“DO”（第1腳）腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處于導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由于MOSFET的導通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。此狀態下保護電路的消耗電流為A級，通常小于7A 第八張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理四2、過充電保護 鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期

5、，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V)，轉為恒壓充電，直至電流越來越小。 電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時，電池的化學副反應將加劇，會導致電池損壞或出現安全問題。 第九張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理五在帶有保護電路的電池中，當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使V2由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再

6、對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。 在控制IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信號之間，還有一段延時時間，我們稱為過充保護延時，時間由IC內部或外部延時電容決定，通常設為1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。 第十張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理六3、過放電保護 電池在對外部負載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5V時，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續對負載放電，將造成電池的永久性損壞。 在電池放電過程中，當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V（該

7、值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。 第十一張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理七由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小，此時控制IC會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小于0.1A。 在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由IC或外部延時電容決定，通常設為100毫秒左右，

8、以避免因干擾而造成誤判斷。 第十二張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理八4、過電流保護 由于鋰離子電池的化學特性，電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2C（C=電池容量/小時），當電池超過2C電流放電時，常規電池將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。 電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個MOSFET時，由于MOSFET的導通阻抗，會在其兩端產生一個電壓，該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個MOSFET導通阻抗，控制IC上的“V-”腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使U0.15V（該值由控制IC決定，不

9、同的IC有不同的值）時，其“DO”腳將由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護作用。 第十三張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池保護原理九在控制IC檢測到過電流發生至發出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由IC內部或外部延時電容決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。注：礦業用電池要小于10毫秒，因為接觸時大電流產生的火花能致使瓦斯爆炸！ 在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制IC的控制值，還取決于MOSFET的導通阻抗，當MOSFET導通阻抗越大時，對同樣的控制IC，其過電流保護

10、值越小。 第十四張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理十5、短路保護 電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使U0.9V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，控制IC則判斷為負載短路，其“DO”腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，通常小于7微秒。其工作原理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不一樣。 第十五張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池的保護原理十一除了控制IC外，電路中還有一個重要元件，就是MOSFET，它在電路中起著開關的作用，由于它直接串接在電池與外部

11、負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。 第十六張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池保護原理PTC的作用6、關于PTC,其實PTC作為電池的第一個安全機構，當電池內的溫度上升時，PTC的阻值隨之上升，因而當電池內部的溫度過高時，會自動切斷陰極引線與陰極之間的電路。因為NI-MH電池一般在放電期間較為容易產生溫度過高現象，所以NI-MH電池一定要用PTC來做保護，否則會引起其他危險情況！而現在我們所用的LI電池1C以下電流溫度上升比較小，基本上不用PTC，但是有些高端客戶會增加

12、PTC，來增大電池的安全系數！第十七張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月鋰電池保護原理中NTC的作用7、關于NTC，一般是配合充電器和用電設備，在檢測電池溫度過高是來關斷回路！使整個回路不在工作。一般來講充電時電池會較為容易產生溫度升高，特別是大一點的電池，充電電流較大，還有加裝加裝外殼或其他腔體內部，容易積累熱量，那么NTC就顯的極為重要！第十八張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月電池組裝中的串并聯概念1、串聯的概念即是電壓的累計，容量保持單體容量。例如單體電芯為PL383450 3.7V/1000mAh 那么四節電芯串聯電壓表現出來就是43.7V14.8V，而容量則保持不變為1

13、000mAh 整個電池表現為1000mAh/14.8V2、并聯的概念是容量的累計，而電壓保持單體的電壓例如單體電芯為PL383450 3.7V/1000mAh 那么4節電芯并聯起來表現出來的就是容量為4000mAh,電壓表現出來的就是3.7V。整個電池表現為4000mAh/3.7V第十九張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月串聯連接時只能是按順序連接，了解轉接板或線路板上的相對電位點，不能混接造成有相對壓差的點相連從而造成相互之間短路。組裝過程中電芯間的短路注意事項第二十張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月多串聯保護電路原理第二十一張，PPT共二十四頁，創作于2022年6月1腳為過充電壓控制腳2、4、6、12、14、19為空腳，沒有定義。3腳為過流保護控制腳5腳為放電保護控制腳7為放電延時時間調解控制腳，通過調解外部電容來調解時間8腳過流保護延時時間設定控制腳。通過調解外部電容來調解時間9腳過充保護延時時間設定控制腳。通過調解外部電容來調解時間10接地腳11腳為三節四節保護電路調解點，當此腳接電芯串聯最高點時為4節保