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1、电池基本常识及锂电池的保护基本电池基本常识及锂电池的保护基本特性特性 随随着着便便携携式式移移动动电电子子产产品品的的出出现现，如如随随身身听听，MP3，手手机机，摄摄像像机机，电电脑脑等等，人人们们更更多多地地使使用用到到能能随随身身携携带带的的电电源源，目目前前此此种种电电源源的的最最好好形式是电池。形式是电池。1：电池发展史电池发展史 1600年Gilbert（美国）建立对电池的研究基础。1791年Gavani（意大利）提出“动物电”学说。1800年Volta（意大利）制成了闻名当且沿袭至今的“伏打电堆”并介绍锌银电池堆。1859年Plante（英国）发明铅酸电池1870年采用西门子发电
2、机将铅酸电池改为二次电池。1898年Jungner（瑞典）发明Cd-Ni碱性蓄电池。1900年Jungner（瑞典）碱性Z-MnO2电池研制成功。1901年Jungner（瑞典）与Edison（美国）合作发明Fe-Ni碱性蓄电池。1901年Michaelowski（俄罗斯）发明Z-Ni电池。1930年Drumm（爱尔兰）首先制备出实用的Z-Ni电池。1932年Ackermann（德国）发明了烧结式电极板。1939年1941年前苏联科学院院士A.H.PYMKUH研制成第一只实用型“氢氧燃料电池”。1947年Neumann（法国）成功研制成密封式Cd-Ni电池。1950年前苏联、法、德烧结式开口C
3、d-Ni电池开始生产、碱性MnO2电池商品化。1960S美、前苏联研制成氢-镍电池。1970S（美国）Li-SOCL2、Li-SO2在美国军事及宇宙飞船上应用。1984年（荷兰）飞立浦公司解决了LaNi5合金在充放电过程中的容量衰减问题，拉开了MH-Ni电池开发热潮。1990年（日本）日本索尼公司宣布制成了锂离子蓄电池并于1992年商品化。1994年（美国）美国Bellcore公司宣布研制成功聚合物锂离子电池。 2 2：电池分类：电池分类 化学电池：将物质的化学能通过电化学氧化还原反应直接转化成电能的一种化学电池：将物质的化学能通过电化学氧化还原反应直接转化成电能的一种装置。装置。物理电源：在
4、一定条件下实现能量直接转化的物理器件。包括太阳能电池、物理电源：在一定条件下实现能量直接转化的物理器件。包括太阳能电池、光光-化学化学-电、光电、光-热热-电及温差发电机等能量转化器件。电及温差发电机等能量转化器件。燃料电池：将燃料（和氧化剂）的化学能连续性转化为电能的电化学装置。燃料电池：将燃料（和氧化剂）的化学能连续性转化为电能的电化学装置。化学电池的分类：化学电池的分类：按被充电能力分：一次电池、氧化银，锌锰电池，按被充电能力分：一次电池、氧化银，锌锰电池，AAA，AA，2号电池等；号电池等；手表，计算器中钮扣，手表，计算器中钮扣，碘化锂电池等，二次电池（可再生电池）碘化锂电池等，二次电
5、池（可再生电池）NI-MH，NI-Cd，LI-IONLi-polymer按电解质分：酸性电池：按电解质分：酸性电池：Pb-Acid铅酸电池等电动自行车，汽车，摩托蓄铅酸电池等电动自行车，汽车，摩托蓄电池电池碱性电池：碱性电池：Zn-Ag、Zn-Hg、Zn-Ni、Cd-Ni、MH-Ni常见有常见有AA，AAA，2号等号等固体电解质电池：固体电解质电池：Li-I2、Li-AgRbI2非水电解质电池：锂一次电池、锂二次电池、锂离子电池非水电解质电池：锂一次电池、锂二次电池、锂离子电池贮备电池：电池活化之前，其关键组份与其他部分隔开：贮备电池：电池活化之前，其关键组份与其他部分隔开：Mg电池系列，热电
6、池系列，热电池，电池，Li/SoCl2燃料电池：质子交换膜，固体氧化物，熔融硫酸盐，甲醇等燃料电池：质子交换膜，固体氧化物，熔融硫酸盐，甲醇等5，传说的核动力电池链式裂变反应释放的核能叫做核裂变能。这种20世纪出现的新能源，目前已占人类总能源消费量的6%。核能的和平利用，对于缓解能源短缺、减轻环境污染都具有重要意义。常用作原子电池中的放射性物质有钚238、钷147、锶90等。这种电池的突出特点是：寿命长、重量轻、不受外界环境影响、运行可靠。主要用于人造卫星、宇宙飞船、海上的航标与游动气象浮标，以及无人灯塔之中。现在也把原子电池作为人工心脏起搏器的电源，在医疗方面得到了应用。1978年原苏联的带
7、有核装置的宇宙-954卫星掉在了加拿大北部的土地上；1996年11月俄罗斯发射的火星-96探测器失败，由于探测器上载有的4块核电池共含200g放射性元素钚，所以在其坠落位置尚未确定前，曾一度使澳大利亚处于全国高度戒备状态。超微型核电池，待机时间可以长达10年，虽然现在没有人可以验证是否属实，但是我们相信在目前没有任何手机可以媲美。铀（uranium）239核弹材料3：电池的常用标准电池的常用标准 电池的常用标准 IEC标准即国际电工委员会（International Electrical Commission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化
8、。其中关于镍镉电池的标准为IEC285，关于镍氢电池的标准是IEC61436，锂离子电池目前IEC标准，一般电池行业依据的是SANYO或Panasonic的标准。 电池常用IEC标准有镍镉电池的标准为IEC602851999; 镍氢电池的标准为IEC614361998.1; 锂电池的标准为IEC619602000.11。 电池常用国家标准有镍镉电池的标准为GB/T11013_1996GB/T18289_2000;镍氢电池的标准为GB/T15100_1994GB/T18288_2000; 锂电池的标准为GB/T10077_1998YD/T998_1999,GB/T18287_2000。 另外电池
9、常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准及SANYOPANASONIC公司制定的关于电池企业标准。电池有正负极之分电池有正负极之分通常采用电池或电池组在不同条件下得实际充放电曲线来描述，并可通常采用电池或电池组在不同条件下得实际充放电曲线来描述，并可派生出：派生出：电池输出总能量：电池输出总能量：电池平均输出功率：电池平均输出功率：电池的质量比能量：电池的质量比能量：E/m电池的体积比能量：电池的体积比能量：E/V电池的平均质量比功率：电池的平均质量比功率：电池的平均体积比功率：电池的平均体积比功率：应该指出，表征电池特性的放电曲线是随着电池本身状态及外部放电应该指出，表征电池特性的
10、放电曲线是随着电池本身状态及外部放电条件的变化而变化的条件的变化而变化的电池本身状态：电池本身状态：体系选择体系选择4：电池的特性：电池的特性5 5：锂离子电池原理及工艺流程：锂离子电池原理及工艺流程：锂离子电池原理及工艺流程：锂离子电池原理及工艺流程 一、一、原理原理1.0正极构造正极构造LiCoO2(钴酸锂钴酸锂)+导电剂导电剂(乙炔黑乙炔黑)+粘合剂粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）集流体（铝箔）正极正极2.0负极构造负极构造石墨石墨+导电剂导电剂(乙炔黑乙炔黑)+增稠剂增稠剂(CMC)+粘结剂粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）集流体（铜箔）负极负极3.0工作原理工作原理3.1充电过程充电
11、过程如上图一个电源给电池充电如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上从通过外部电路跑到负极上,正正锂离子锂离子Li+从正极从正极“跳进跳进”电解液里，电解液里，“爬过爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。正极上发生的反应为正极上发生的反应为LiCoO2=充电充电=Li1-xCoO2+Xli+Xe(电子电子)负极上发生的反应为负极上发生的反应为6C+XLi+Xe=LixC63.2电池放电过程电池放电过程放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路
12、加一个可以随电压变化放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子到正极，锂离子Li+从负极从负极“跳进跳进”电解液里，电解液里，“爬过爬过”隔膜上弯
13、弯曲曲的小洞，隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。 6：电池不良项目及成因：电池不良项目及成因： 1.容量低容量低2.内阻高内阻高3.电压低电压低4.超厚超厚5.成因有以下几点成因有以下几点6.爆炸爆炸7.短路短路8.断路断路 锂离子电池对使用条件的要求也比较特殊，它要求将电压控制在锂离子电池对使用条件的要求也比较特殊，它要求将电压控制在2.54.2V/单体。如果使用时电压太低，会降低电池的使用寿命，单体。如果使用时电压太低，会降低电池的使用寿命，充电时电压过高可能会引起爆裂。所以锂离子电池不能单独使用，充电时电压过
14、高可能会引起爆裂。所以锂离子电池不能单独使用，必须配上电子保护线路以保证它工作在允许的范围之内，这样才必须配上电子保护线路以保证它工作在允许的范围之内，这样才能保证锂离子电池的安全性并有效的延长使用寿命。能保证锂离子电池的安全性并有效的延长使用寿命。由于锂离子由于锂离子电池的特殊性，它对充电器的要求也相当高，锂离子电池最理想电池的特殊性，它对充电器的要求也相当高，锂离子电池最理想的充电方式为恒流恒压方式，先以恒流充电至的充电方式为恒流恒压方式，先以恒流充电至4.2V/单体，然后转单体，然后转为恒压充电。当电流小到一定程度后充电结束。锂离子电池对充为恒压充电。当电流小到一定程度后充电结束。锂离子
15、电池对充电器的电压精度要求较高。电压少于额定（电器的电压精度要求较高。电压少于额定（4.2V）0.1V就会导致就会导致充电不足，约少充充电不足，约少充15%左右的电量。电压超过额定（左右的电量。电压超过额定（4.2V）0.1V又会引起过充，影响电池的安全性能。又会引起过充，影响电池的安全性能。 根据锂电池的特点，要大量应用在各个不同的地方。又要保证使根据锂电池的特点，要大量应用在各个不同的地方。又要保证使用者的人身和设备安全。因此必须采用保护电路以达到两者之间用者的人身和设备安全。因此必须采用保护电路以达到两者之间要求。要求。7：锂电池保护的重要性：锂电池保护的重要性： 8：锂电池保护板原理：
16、锂电池保护板原理 下图为采用S8261保护IC典型应用线路： S8261 IC内部框图： 1 1. .分分析析过过充充电电保保护护过过程程：当当检检测测到到电电池池电电压压高高于于设设定定值值时时如如4.304.30V V时时，过过充充电电监监测测比比较较起起输输出出高高电电平平，经经过过振振荡荡控控制制线线路路到到逻逻辑辑控控制制分分配配器器，通通过过0 0V V充充电电禁禁止止线线路路输输出出高高电电平平，使使上上一一个个MOSFETMOSFET截截止止，下下一一个个导导通通，使使得得COCO与与VM VM 等等电电位位，COCO电电平平变变低低，充充电电控控制制MOSFETMOSFET截
17、截止止。停停止止充充电电，从从而而保保护护电池，防止过充损坏电池及发热爆炸。电池，防止过充损坏电池及发热爆炸。2 22.分析过放电保护过程：分析原理同上略分析过放电保护过程：分析原理同上略3.3.分析过放电电流保护过程：分析原理分析过放电电流保护过程：分析原理同上略 9：锂电池串并联特性：锂电池串并联特性 1）电池粒的串并联特性电池粒的串并联特性电电池池粒粒串串联联时时，电电池池电电压压不不相相等等时时，会会出出现现电电池池使使用用时时间间缩缩短短。因因为为电电池池会会提前进入过充和过放电保护。提前进入过充和过放电保护。 电电压压相相等等，但但电电池池粒粒的的容容量量不不同同，经经过过充充放放
18、电电循循环环也也会会出出现现电电压压不不一一致致，因为充放电的曲线不一致导致。因而是严禁的。因为充放电的曲线不一致导致。因而是严禁的。2 2）当电池包容量的计算当电池包容量的计算容量的单位：毫安时（容量的单位：毫安时（mAhmAh）串串联联的的容容量量：为为单单个个电电池池容容量量。两两个个标标称称为为3.63.6V V 063048 063048 10001000 mAhmAh电电池池粒粒串串联，电池包的电压容量为：联，电池包的电压容量为：7.27.2V V，10001000 mAh mAh并并联联容容量量：为为并并联联个个数数的的乘乘积积。如如：三三个个17001700mAhmAh 103450103450电电池池并并联联电电压压3.63.6V/5100V/5100 mAh mAh1010：总结：总结 本本节节主主要要讲讲述述电电池池的的分分类类，电电池池的的基基本本特特点点的的，锂锂电电池池的的特特性性，保保护护锂锂电电池池的的重重要要性性。电电池池在在装装配配生生产产中中应应加强安全意识，从而提高产品的质量。加强安全意识，从而提高产品的质量。
