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分析低功耗锂离子电池保护电路的前提背景
分析低功耗锂离子电池保护电路的前提背景
  • 发布时间:2020-12-15 16:36

分析低功耗锂离子电池保护电路的前提背景

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锂离子电池电路保护的必要性


随着科学技术的不断进步和发展,越来越多的便携式电子产品如手机、笔记本电脑、pda、数码相机等不断出现,极大地丰富和方便了人们的生活。现在这些便携式电子设备已经成为人们生活中不可缺少的一部分,有着非常广阔的市场前景和发展空间。随着这些电子产品向微型化、轻量化、便携化发展,对电源的使用提出了更高的要求。因此,迫切要体积小、重量轻、能量密度高的二次电池。与镍镉电池和镍氢电池相比,锂离子电池因其体积小、重量轻、能量密度大、无记忆效应、使用寿命长、使用范围广、工作电压高、自放电率低而成为最广泛使用的二次电池。


介绍了低功耗锂离子电池保护电路的基本背景和意义


由于锂离子电池能量密度高,处于过充状态时,电池温度升高后能量会过剩,所以电解液分解而出现气体,容易使内部压力升高而发生自燃或破裂的危险;相反,在过度放电状态下,电解液分解导致电池特性和耐久性恶化,减少了可充电次数,缩短了电池的使用寿命。因此,对锂离子电池的保护是非常重要的,锂离子电池应用时一定要有一个电池保护芯片,防止电池过充、过放电和过电流。


综上所述,锂离子电池保护电路的设计是非常重要的。但是,锂离子电池的保护电路会新增电池能量的额外损耗,减少电池的使用时间,这就要求锂离子电池的保护电路在高精度下实现低功耗。锂离子电池保护芯片除了具备过充保护、过放电保护和过流保护的基本功能外,还应满足以下要求,这也是本文设计的芯片的目标。


(1)超低功耗。锂离子电池保护电路工作时,耗电量是电池损耗。因此,我们要尽量减少锂离子电池保护电路的功耗。


(2)检测电压精度高。为了使锂离子电池的保护电路正确地响应电池的不同工作状态,保护电路必须能够准确地检测出过充保护电压、过放电保护电压等电压参数。


(3)在大电压范围内工作正常。因为锂离子电池保护电路的供电电压是电池电压,电池电压可以在很大的范围内浮动,所以要锂离子电池保护电路在电压范围内正确工作。


锂离子电池保护电路方法


在目前使用的各种电池中,锂离子电池(又称锂离子二次电池或锂离子电池)是近几十年来发展起来的一种新型电源。与一般的化学电源不同,锂离子电池的充放电过程是通过锂离子在电池正极和负极的嵌入和拆卸来实现的。锂离子电池的阴极是碳材料,如石墨;正极是含有锂的过渡金属氧化物,如锂钴氧化物(LiC002)。而且,锂离子电池的正极和负极材料都是锂离子嵌入的层状结构化合物,可以被锂离子自由嵌入和分离。层间锂离子在适当的电解液中发生电化学反应。充电时,锂离子在外加电场的驱动下,从正极晶格中逸出,穿过电解液,嵌入负极晶格中。放电过程是相反的,锂离子返回正极,电子通过外部电路到达正极与锂离子复合。


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