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锂电池电路应用,及过充电、过放电、短路保护详解!

锂电池电路应用,及过充电、过放电、短路保护详解!

锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的,如电能化学能锂电池的主要特点。

锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位,W是瓦、h 是小时;kg是千克(重量单位),L是升(体积单位)。这里举一个例来说明:5号镍镉电池的额定电压为1 2V,其容量为800mAh,则其能量为 0 96Wh(1 2V×0 8Ah)。同样尺寸的5号锂-二氧化锰电池的额定电压为3V,其容量为1200mAh,则其能量为3 6Wh。这两种电池的体积是相同的,则锂-二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍!

一节5号镍镉电池约重23g,而一节5号锂-二氧化锰电池约重18g。一节锂-二氧化锰电池为3V,而两节镍镉电池才2 4V。所以采用锂电池时电池数量少(使便携式电子产品体积减孝重量减轻),并且电池的工作寿命长。

另外,锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。

锂电池的缺点是价格昂贵,所以目前尚不能普遍应用,主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加,锂电池的价格将会不断地下降,应用上也会更普遍。

不可充电的锂电池:

不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。

1、锂-二氧化锰电池(Li MnO2)

锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍);终止放电电压为2V;比能量大(见上面举的例子);放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%);工作温度范围-20℃~+60℃。

该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸。这里列举大家较熟悉的1#(尺寸代码D)、2#(尺寸代码C)及5#(尺寸代码AA)电池的主要参数。

CR表示为圆柱形锂-二氧化锰电池;五位数字中,前两位表示电池的直径,后三位表示带一位小数的高度。例如,CR14505,其直径为14mm,高度为50 5mm(这种型号是通用的)。

这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别。另外,标准放电电流值是较小的,实际放电电流可以大于标准放电电流,并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同,由电池厂提供有关数据。例如,力兴电源公司生产的CR14505给出最大连续放电电流为1000mA,最大脉冲放电电流可达 2500mA。

照相机中用的锂电池多半是锂-二氧化锰电池。这里将照相机中常用的锂-二氧化锰电池列入表2,供参考。

纽扣式(扣式)电池尺寸较小,其直径为12 5~24 5mm,高度为1 6~5 0mm。几种较常用的扣式电池如表3所示。

CR为圆柱形锂-二氧化锰电池,后四位数字中前两位为电池的直径尺寸,后两位为带小数点的高度尺寸。例如,CR1220的直径为12 5mm(不包括小数点后的数),其高度为2 0mm。这种型号表示方法是国际通用的。

这种扣式电池常用于时钟、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(Li SOCl2)

锂-亚硫酰氯电池是比能量最高的一种,目前可达到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的额定电压是3 6V,以中等电流放电时具有极其平坦的 3 4V放电特性(可在90%容量范围内平坦地放电,保持不大的变化)。电池可以在-40℃~+85℃范围内工作,但在-40℃时的容量约为常温容量的 50%。自放电率低(年自放电率≤1%)、储存寿命长达10年以上。

以1#(尺寸代码D)镍镉电池与1#锂-亚硫酰氯电池的比能量作一个比较:1#镍镉电池的额定电压为1 2V,容量为5000mAh;1#锂-亚硫酰氯的额定电压为3 6V,容量为10000mAh,则后者的比能量比前者大6倍!

应用注意事项:

上述两种锂电池是一次性电池,不可充电(充电时有危险!);电池正负极之间不可短路;不可以过大电流放电(超过最大放电电流放电);电池使用至终止放电电压时,应从电子产品中及时取出;用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸;不可超过规定温度范围使用。

由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池,使用时不要搞错以免损坏电路。通过熟悉型号中的CR、ER就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电池时,一定要按原来的型号来买,否则会影响电子产品性能。


该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在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+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。


二次锂电池的优势是什么?

1. 高的能量密度

2. 高的工作电压

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

锂聚合物电池具有哪些优点?

1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。

2. 可制成薄型电池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。

3. 电池可设计成多种形状

4. 电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右

5. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍

IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:

电池以0.2C放至3.0V/支后

1. 1C恒流恒压充电到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)

反复循环500次后容量应在初容量的60%以上

国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).

电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量
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