據統計

，鋰離子電池的全球需求已達13億yi隻zhi，並bing隨sui著zhe應ying用yong領ling域yu的de不bu斷duan擴kuo展zhan

，這zhe一yi數shu據ju在zai逐zhu年nian遞di增zeng。正zheng因yin如ru此ci
，隨sui著zhe鋰li離li子zi電dian池chi在zai各ge個ge行xing業ye用yong量liang的de迅xun速su激ji增zeng
，電dian池chi的de安an全quan性xing能neng也ye日ri益yi突tu出chu

，不bu僅jin要yao求qiu鋰li離li子zi電dian池chi具ju有you優you異yi的de充chong、放電性能
，還要求具有更高的安全性能。那鋰電池到底為什麼發生起火甚至爆炸呢
，有什麼措施可以避免和杜絕嗎?

筆記本電池爆炸，不僅同其中所用的鋰電池電芯的生產工藝有關，也同電池內封裝的電池保護板、筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)管(guan)理(li)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)筆(bi)記(ji)本(ben)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)有(you)關(guan)。筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)不(bu)合(he)理(li)的(de)散(san)熱(re)設(she)計(ji)和(he)充(chong)放(fang)電(dian)管(guan)理(li)
，將(jiang)使(shi)電(dian)池(chi)電(dian)芯(xin)過(guo)熱(re)，從(cong)而(er)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)芯(xin)的(de)活(huo)性(xing)，同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)了(le)爆(bao)炸(zha)、燃燒的幾率。

鋰電池材料構成及性能探析

首(shou)先(xian)我(wo)們(men)來(lai)了(le)解(jie)一(yi)下(xia)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)材(cai)料(liao)構(gou)成(cheng)，鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)所(suo)用(yong)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)材(cai)料(liao)的(de)結(jie)構(gou)和(he)性(xing)能(neng)。這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)材(cai)料(liao)包(bao)括(kuo)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)、電解質、隔膜和正極材料等。其中正
、負極材料的選擇和質量直接決定鋰離子電池的性能與價格。因此廉價、高性能的正
、負極材料的研究一直是鋰離子電池行業發展的重點。

負極材料一般選用碳材料，目前的發展比較成熟。而正極材料的開發已經成為製約鋰離子電池性能進一步提高、價格進一步降低的重要因素。在目前的商業化生產的鋰離子電池中

，正極材料的成本大約占整個電池成本的40%zuoyou，zhengjicailiaojiagedejiangdizhijiejuedingzhelilizidianchijiagedejiangdi。duililizidonglidianchiyouqiruci。biruyikuaishoujiyongdexiaoxinglilizidianchidayuezhixuyao5克左右的正極材料
，而驅動一輛公共汽車用的鋰離子動力電池可能需要高達500千克的正極材料。

盡管從理論上能夠用作鋰離子電池正極材料種類很多，常見的正極材料主要成分為 LiCoO2，chongdianshi，jiazaidianchiliangjidedianshiposhizhengjidehuahewushichulilizi
，qianrufujifenzipailiechengpiancengjiegoudetanzhong。fangdianshi
，lilizizecongpiancengjiegoudetanzhongxichu，zhongxinhezhengjidehuahewujiehe。lilizideyidongchanshengledianliu。zhejiushilidianchigongzuodeyuanli。

鋰電池充放電管理設計

lidianchichongdianshi，jiazaidianchiliangjidedianshiposhizhengjidehuahewushichulilizi，qianrufujifenzipailiechengpiancengjiegoudetanzhong。fangdianshi，lilizizecongpiancengjiegoudetanzhongxichu，zhongxinhezhengjidehuahewujiehe。lilizideyidongchanshengledianliu。yuanlisuiranhenjiandan，ranerzaishijidegongyeshengchanzhong，xuyaokaolvdeshijiwentiyaoduodeduo：正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液
，除了保持穩定
，還需要具有良好導電性，減小電池內阻。

雖然鋰離子電池有以上所說的種種優點，但它對保護電路的要求比較高， 在使用過程中應嚴格避免出現過充電、過放電現象，放電電流也不宜過大，一般而言，放電速率不應大於0.2C。鋰電池的充電過程如圖所示。在一個充電周期內， 鋰離子電池在充電開始之前需要檢測電池的電壓和溫度， 判斷是否可充。如果電池電壓或溫度超出製造商允許的範圍， 則禁止充電。允許充電的電壓範圍是：每節電池2.5V~4.2V。

在電池處於深放電的情況下，必須要求充電器具有預充過程，使電池滿足快速充電的條件;然後
，根據電池廠商推薦的快速充電速度，一般為1C，充電器對電池進行恒流充電，電池電壓緩慢上升;一旦電池電壓達到所設定的終止電壓(一般為4.1V或4.2V)，恒流充電終止，充電電流快速衰減，充電進入滿充過程;在滿充過程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降低到C/10以下或滿充時間超時時，轉入頂端截止充電; 頂端截止充電時，充電器以極小的充電電流為電池補充能量。頂端截止充電一段時間後，關閉充電。

鋰電池保護電路設計

由於鋰離子電池的化學特性
，在正常使用過程中
，其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應
，但在某些條件下
，如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應,該(gai)副(fu)反(fan)應(ying)加(jia)劇(ju)後(hou)，會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)與(yu)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，並(bing)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)氣(qi)體(ti)，使(shi)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)壓(ya)力(li)迅(xun)速(su)增(zeng)大(da)後(hou)爆(bao)炸(zha)而(er)導(dao)致(zhi)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)所(suo)有(you)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)都(dou)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，用(yong)於(yu)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)、放電狀態進行有效監測，並在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害。

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。下麵的文章將詳細介紹了這三種保護電路的原理、新功能和特性要求，對工程師設計和研發保護電路有參考價值。

鋰電池保護電路設計案例分享

以鋰電池為供電電源的電路設計中, 要求將越來越複雜的混合信號係統集成到一個小麵積芯片上, 這必然給數字、模擬電路提出了低壓、低功耗問題。在功耗和功能的製約中, 如何取得最佳的設計方案也是當前功耗管理技術( PowerManagement, PM ) 的一個研究熱點。另一方麵, 鋰電池的應用也極大地推動了相應電池管理
、電池保護電路的設計開發。鋰電池應用時必須要有複雜的控製電路, 來有效防止電池的過充電
、過放電和過電流狀態。

從電動自行車能源轉變趨勢論述了采用超低功耗、高性能MSP430F20X3設計電動自行車的鋰電池充

、放電保護電路的方案。該方案從係統架構、充放電電路、檢測及保護電路設計的每一個細節論述設計的全過程，為電動自行車電源的設計者提供了比較全麵的參考。