锂电池的基本知识

文章摘要：Tyco公司最近推出了VLR230(5×12mm)及VLR170(3.6×10mm)自复式条状保护元件，它专门用于锂离子电池或镍氢电池组作过流或过热保护。它在正常温度时自身电阻极低(如VLR230的阻值为0.015Ω)，一旦超过阈值电流或阈值温度，电阻会急剧升高而起到保护作用(该保护元件串联在电池电路中，有的安装在电池中)。元件的特性如图3所示，电路如图4所示。这种保护元件在有短路及过充或过放情况发生时，产生大量的热使电池温度升高，由于保护元件的高阻抗而得到保护。当故障排除或断开电路时，它有自复作用(即回到低阻抗)。在60℃以下VLR170可提供700mA、

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　　Tyco公司最近推出了VLR230(5×12mm)及VLR170(3.6×10mm)自复式条状保护元件，它专门用于锂离子电池或镍氢电池组作过流或过热保护。它在正常温度时自身电阻极低(如VLR230的阻值为0.015Ω)，一旦超过阈值电流或阈值温度，电阻会急剧升高而起到保护作用(该保护元件串联在电池电路中，有的安装在电池中)。元件的特性如图3所示，电路如图4所示。
这种保护元件在有短路及过充或过放情况发生时，产生大量的热使电池温度升高，由于保护元件的高阻抗而得到保护。当故障排除或断开电路时，它有自复作用(即回到低阻抗)。
在60℃以下VLR170可提供700mA、VLR230可提供900mA充电或放电电流。两元件耐压均为12V。
    2. 锂离子保护器IC
　　Texas公司最近开发出内部集成了MOSFET开关的锂离子电池保护器IC，其尺寸仅为4.55×3.44×0.88mm(型号为VCC3952A)，它适用于4mm厚的手机锂离子电池作保护用。它外部仅需要一个0.1μF的表面贴装式电容。器件工作电流5μA，可通过3A电流，有4.2V～4.35V四个标准过压电压。它还可用于单锂离子电池中。
　　本刊2000年第5期发表了“锂-离子电池保护器IC—AIC1811”一文。该文较详细地介绍了它的工作原理及有关电路，这里不再介绍。
　　最近Dallas公司开发了高精度锂离子电池监控器DS2760。它包括一个锂离子电池保护电路及一个25mΩ的电流敏感电阻(电流检测电阻)，该器件是3.25×2.75mm管芯封装。其中有10位电流A/D变换器、10位电压A/D变换器、一个正负10位温度传感器及EEPROM等。它采用单线与主系统通信来控制电池的充、放电，全面地保护锂离子电池。
应用注意事项
　　锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外，在充电方面还应注意以下几点：
    1. 锂离子电池有4.1V及4.2V终止充电的不同品种，因此在充电时注意的是4.1V的电池不能用4.2V的充电器充电，否则会有过充的危险(4.1V与4.2V的充电器用的充电器IC是不同的!)。
    2. 对电池充电时，其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。
    3. 不能反向充电。
    4. 不能用充镍镉电池的充电器(充三节镍镉电池的)来充锂离子电池(虽然额定电压一样，都是3.6V)，但充电方式不同，容易造成过充。
    在放电方面应注意以下几点：
    1. 锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较大时，会产生较高的温度(损耗能量)，减少放电时间，若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。
    2. 不同温度下放电曲线是不同的，如图5所示。从图中可以看出，在不同的温度下，其放电电压及放电时间也不同。在-20℃放电时情况最差。
在贮存方面：
      1. 电池若长期贮存，要保持在50%放电态。
      2. 电池应保存在低温、干燥坏境中。
      3. 要远离热源，也不要置于阳光直射的地方。
　　锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。
　　锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。
　　锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如，充4.2V的锂离子电池，其允差为±0.042V)，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电率为0.25C～1C（C是电池的容量，如C=800mAh，1C充电率即充电电流为800mA）。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。
　　锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，其充电特性如图2所示。这是一种800mAh容量的电池，其终止充电电压为4.2V。电池以800mA (充电率为1C)恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V时，改成4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C(约80mA)时，认为接近充满，可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器，过一定时间后结束充电)。

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