使用聚合物鋰離子電池的注意事項

一、電芯操作注意事項

由于電芯屬于軟包裝，為保證電芯的性能不受損害，必須小心對電芯進行操作。

1.鋁箔包裝材料

鋁箔包裝材料易被尖銳部件刺損，諸如鎳片、尖針。

•禁止用尖銳部件碰撞電池

•應清潔工作環(huán)境，避免有尖銳部件存在

•禁止用釘子及其它利器刺穿電池

•禁止將電池與金屬物，如項鏈、發(fā)夾等一起運輸或貯存

2.頂封邊

頂封邊非常容易受到損害

•禁止彎折頂封邊

3.折邊

折邊在電池生產(chǎn)過程中已完成，并通過了密封測試。

•禁止打開或破壞折邊4.極耳

極耳的機械強度并非異常堅固，特別是鋁片。

•禁止彎折極耳

5.機械撞擊

•禁止墜落、沖擊、彎折電芯

•禁止用錘子敲擊或踩踏電池

•禁止敲擊或拋擲電池。

6.短路

任何時候禁止短路電芯，它會導致電芯嚴重損壞

•禁止用金屬物如電線短路連接電池正負極

二、聚合物鋰離子電池測試標準環(huán)境

環(huán)境溫度：20±5℃

相對濕度：45～85%

在測試前電池都要先放完電

三、聚合物鋰離子電范充放電注意事項

1.充電

充電電流及充電電壓不得超過以下標準，如超過規(guī)定值可能會對電芯的充放電性能、機械性能及安全性造成造成損壞，進可能導致發(fā)熱及泄漏。

•電池充電器必須能恒流恒壓充電；

•充電時的單體電池充電電流必須在1C5A以下；

•充電時溫度范圍在0～+45℃；

•充電時電壓不能超過4.23V。

2.放電

放電電流不得超過以下標準，放電必須在本標準范圍內(nèi)進行。

•單體電池放電電流必須小于2C5A；

•放電時溫度范圍在-20～+60℃；

•單體電池放電終止電壓不小于2.75V。

3.過放電

需要注意的是，在電芯長期未使用期間，它可能會用其自放電特性而處于某種過放電狀態(tài)。為防止過放電的發(fā)生，電芯應定期充電，將其電壓維持在3.0V以上。過放電會導致電芯性能、電池功能的喪失。

•不能過放電使單體電池低于2.5V。

4.具體應用時要求加合格保護電路板。

四、聚合物鋰離子電池貯存

電池長期貯存的環(huán)境為：溫度-20～+35℃

相對濕度45～75%

電池貯存期近一年時要用標準充電方式給電池充電10%～50%。

五、聚合物鋰離子電池運輸

電池應在10%～50%的充電狀態(tài)下運輸。

六、聚合物鋰離子電池其它使用說明

1.為了防止電池可能發(fā)生泄漏、發(fā)熱、爆炸，請注意以下預防措施：

•禁止在任何情況下拆卸電芯。

•禁止將電池浸入水中或海水中，不能受潮。

•禁止在熱源旁，如火、加熱器等，使用或放置電池。

•禁止將電池加熱或丟入火中。

•禁止直接焊接電池。

•禁止在火邊或很熱的環(huán)境中充電。

•禁止將電池放入微波爐或高壓容器內(nèi)。

•禁止在高溫下（如強陽光或很熱的汽車中）使用或放置電池，否則會引起過熱、起火或者功能衰退、壽命減小。

2.聚合物鋰離子電池理論上不存在流動的電解液，但萬一有電解液泄漏而接觸到皮膚、眼睛或身體其它部位，應立即用清水沖冼電解液并就醫(yī)。

3.禁止使用已損壞的電芯（電芯塑料封邊損壞，外殼破損，聞到電解液氣體，電解液泄漏等）。

如有電解液泄漏或散發(fā)電解液氣味的電池應遠離火源以避免著火或爆炸。

鋰電池保護電路綜述

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鋰離子電池保護電路包括過度充電保護、過電流／短路保護和過放電保護，要求過充電保護高精密度、保護IC功耗低、高耐壓以及零伏可充電等特性。本文詳細介紹了這三種保護電路的原理、新功能和特性要求。

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近年來，pDA、數(shù)字相機、手機、可攜式音訊設備和藍芽設備等越來越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為主要電源。鋰電池具有體積小、能量密度高、無記憶效應、循環(huán)壽命高、高電壓電池和自放電率低等優(yōu)點，與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣，鋰電池必須考慮充電、放電時的安全性，以防止特性劣化。針對鋰電池的過充、過度放電、過電流及短路保護很重要，所以通常都會在電池包內(nèi)設計保護線路用以保護鋰電池。

由于鋰離子電池能量密度高，因此難以確保電池的安全性。在過度充電狀態(tài)下，電池溫度上升后能量將過剩，于是電解液分解而產(chǎn)生氣體，因內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險；反之，在過度放電狀態(tài)下，電解液因分解導致電池特性及耐久性劣化，因而降低可充電次數(shù)。

鋰離子電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時的安全性，并防止特性劣化。鋰離子電池的保護電路是由保護IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成，其中保護IC監(jiān)視電池電壓，當有過度充電及放電狀態(tài)時切換到以外掛的功率MOSFET來保護電池，保護IC的功能有過度充電保護、過度放電保護和過電流／短路保護。

一、過度充電保護

過度充電保護IC的原理為：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的內(nèi)壓上升，需終止充電狀態(tài)。此時，保護IC需檢測電池電壓，當?shù)竭_4.25V時（假設電池過充點為4.25V）即激活過度充電保護，將功率MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷，進而截止充電。

另外，還必須注意因噪音所產(chǎn)生的過度充電檢出誤動作，以免判定為過充保護。因此，需要設定延遲時間，并且延遲時間不能短于噪音的持續(xù)時間。

二、過度放電保護

在過度放電的情況下，電解液因分解而導致電池特性劣化，并造成充電次數(shù)的降低。采用鋰電池保護IC可以避免過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，實現(xiàn)電池保護功能。

過度放電保護IC原理：為了防止鋰電池的過度放電狀態(tài)，假設鋰電池接上負載，當鋰電池電壓低于其過度放電電壓檢測點（假定為2.3V）時將激活過度放電保護，使功率MOSFET由開轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹?，以避免電池過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式，此時的電流僅0.1μA。

當鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。另外，考慮到脈沖放電的情況，過放電檢測電路設有延遲時間以避免產(chǎn)生誤動作。

三、過電流及短路電流

因為不明原因（放電時或正負極遭金屬物誤觸）造成過電流或短路，為確保安全，必須使其立即停止放電。

過電流保護IC原理為，當放電電流過大或短路情況產(chǎn)生時，保護IC將激活過（短路）電流保護，此時過電流的檢測是將功率MOSFET的Rds(on)當成感應阻抗用以監(jiān)測其電壓的下降情形，如果比所定的過電流檢測電壓還高則停止放電，運算公式為:

V-=I×Rds(on)×2（V-為過電流檢測電壓，I為放電電流）

假設V-=0.2V，Rds(on)=25mΩ，則保護電流的大小為I=4A

同樣地，過電流檢測也必須設有延遲時間以防有突發(fā)電流流入時產(chǎn)生誤動作。

通常在過電流產(chǎn)生后，若能去除過電流因素（例如馬上與負載脫離），將會恢復其正常狀態(tài)，可以再進行正常的充放電動作。

四、鋰電池保護IC的新功能

除了上述的鋰電池保護IC功能之外，下面這些新的功能同樣值得關(guān)注：

1.充電時的過電流保護

當連接充電器進行充電時突然產(chǎn)生過電流（如充電器損壞），電路立即進行過電流檢測，此時Cout將由高轉(zhuǎn)為低，功率MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷，實現(xiàn)保護功能。

V-=I×Rds(on)×2

（I是充電電流；Vdet4，過電流檢測電壓，Vdet4為-0.1V）

2.過度充電時的鎖定模式

通常保護IC在過度充電保護時將經(jīng)過一段延遲時間，然后就會將功率MOSFET切斷以達到保護的目的，當鋰電池電壓一直下降到解除點（過度充電滯后電壓）時就會恢復，此時又會繼續(xù)充電→保護→放電→充電→放電。這種狀態(tài)的安全性問題將無法獲得有效解決，鋰電池將一直重復著充電→放電→充電→放電的動作，功率MOSFET的柵極將反復地處于高低電壓交替狀態(tài)，這樣可能會使MOSFET變熱，還會降低電池壽命，因此鎖定模式很重要。假如鋰電保護電路在檢測到過度充電保護時有鎖定模式，MOSFET將不會變熱，且安全性相對提高很多。

在過度充電保護之后，只要充電器連接在電池包上，此時將進入過充鎖定模式。此時，即使鋰電池電壓下降也不會產(chǎn)生再充電的情形，將充電器移除并連接負載即可恢復充放電的狀態(tài)。

3.減少保護電路組件尺寸

將過度充電和短路保護用的延遲電容器整合在到保護IC里面，以減少保護電路組件尺寸。

五、對保護IC性能的要求

1.過度充電保護的高精密度化

當鋰離子電池有過度充電狀態(tài)時，為防止因溫度上升所導致的內(nèi)壓上升，須截止充電狀態(tài)。保護IC將檢測電池電壓，當檢測到過度充電時，則過度充電檢測的功率MOSFET使之切斷而截止充電。此時應注意的是過度充電的檢測電壓的高精密度化，在電池充電時，使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很關(guān)心的問題，同時兼顧到安全性問題，因此需要在達到容許電壓時截止充電狀態(tài)。要同時符合這兩個條件，必須有高精密度的檢測器，目前檢測器的精密度為25mV，該精密度將有待于進一步提高。

2.降低保護IC的耗電

隨著使用時間的增加，已充過電的鋰離子電池電壓會逐漸降低，最后低到規(guī)格標準值以下，此時就需要再度充電。若未充電而繼續(xù)使用，可能造成由于過度放電而使電池不能繼續(xù)使用。為防止過度放電，保護IC必須檢測電池電壓，一旦達到過度放電檢測電壓以下，就得使放電一方的功率MOSFET切斷而截止放電。但此時電池本身仍有自然放電及保護IC的消耗電流存在，因此需要使保護IC消耗的電流降到最低程度。

3.過電流／短路保護需有低檢測電壓及高精密度的要求

因不明原因?qū)е露搪窌r必須立即停止放電。過電流的檢測是以功率MOSFET的Rds(on)為感應阻抗，以監(jiān)視其電壓的下降，此時的電壓若比過電流檢測電壓還高時即停止放電。為了使功率MOSFET的Rds(on)在充電電流與放電電流時有效應用，需使該阻抗值盡量低，目前該阻抗約為20mΩ～30mΩ，這樣過電流檢測電壓就可較低。

4.耐高電壓

電池包與充電器連接時瞬間會有高壓產(chǎn)生，因此保護IC應滿足耐高壓的要求。

5.低電池功耗

在保護狀態(tài)時，其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA。

6.零伏可充電

有些電池在存放的過程中可能因為放太久或不正常的原因?qū)е码妷旱偷?V，故保護IC需要在0V時也可以實現(xiàn)充電。

六、保護IC發(fā)展展望

如前所述，未來保護IC將進一步提高檢測電壓的精密度、降低保護IC的耗電流和提高誤動作防止功能等，同時充電器連接端子的高耐壓也是研發(fā)的重點。在封裝方面，目前已由SOT23-6逐漸轉(zhuǎn)向SON6封裝，將來還有CSp封裝，甚至出現(xiàn)COB產(chǎn)品用以滿足現(xiàn)在所強調(diào)的輕薄短小要求。

在功能方面，保護IC不需要整合所有的功能，可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護IC，如只有過充保護或過放保護功能，這樣可以大幅減少成本及尺寸。

當然，功能組件單晶體化是不變的目標，如目前手機制造商都朝向?qū)⒈ＷoIC、充電電路以及電源管理IC等周邊電路與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組，但目前要使功率MOSFET的開路阻抗降低，難以與其它IC整合，即使以特殊技術(shù)制成單芯片，恐怕成本將會過高。因此，保護IC的單晶體化將需一段時間來解決