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常见问题

锂电池的设计规范

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016-9-19     浏览次数:    

  由于全球 手机有数亿只,要达到安全,安全防护 的失败率必须低于一亿分之一。由于,电路板的故障率 一般都远 高于一亿分之一。因此,电池系统设计时,必须有两 道以上的安全防线。常见的错 误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过 充的防护重任,完全交给 电池组上的保护板。虽然保护 板的故障率不高,但是,即使故障 率低到百万分之一,机率上全 球还是天天都会有爆炸事故发生。 电池系统如能对过充、过放、过电流都 分别提供两道安全防护,每道防护 的失败率如果是万分之一,两道防护 就可以将失败率降到一亿分之一。

  常见的电 池充电系统方块图如下,包含充电 器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将 交流电转为直流电,充电控制 器则限制直流 电的最大 电流及最高电压。②电池组包 含保护板及电池芯两大部分,以及一个 PTC 来限定最大电流。适配器交 流变直流作用:电控制器限流限压。充电器作用: 保护板过充、 过放、过流等防护。

  电池组作用: 限流片。电池芯以 手机电池系统为例,过充防护系 统利用充 电器输出电压设定在 4.2V 左右,来达到第一层防护,这样就算 电池组上的保护板失效,电池也不 会被过充而发生危险。第二道防 护是保护板上的过充防护功能,一般设定为 4.3V。这样,保护板平常不必负责 切断充电电流,只有当充 电器电压异常偏高时,才需要动作。过电流防 护则是由保护板及限流片来负责,这 也是两道防护,防止过电 流及外部短路。由于过放 电只会发生在电子产品被使用的过程。因此,一般设计是 由该电子产品的 线路板来提供第一道防护,电池组上 的保护板则提供第二道防护。当电子产 品侦测到供电电压低于 3.0V 时,应该自动关机。如果该产 品设计时未设计这项功能,则保护板 会在电压低到 2.4V 时,关闭 放电回路。

  总论:电池系统设计时,必须对过充、过放、与过电流 分别提供两道电子防护。 把保护板拿掉后充电,如果电池 会爆炸就代表设计不良。 上述方法 虽然提供了两道防护,但是由于 消费者在充电器坏掉后,常会买非 原厂充电器来充电,而充电 器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。结果,劣币驱逐良币,市面上出 现了许多劣质 充电器。这使得过 充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又 是造成电池爆炸的最重要因素,因 此,劣质充电 器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。 当然,并非所有 的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下,电池组内 也会有充电控制器的设计。

  例如:许多笔记 型计算机的外加电池棒,就有充电控制器。这是因为 笔记型计算机一般都将充电控制器做在 计算机内,只给消费 者一个适配器。因此,笔记型计 算机的外加电池组,就必须有 一个充电控制器,才能确保 外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外,使用汽车 点烟器充电的产品,有时也会 将充电控制器做在 电池组内。

  最后的防线:如果电子 的防护措施都失败了,最后的一道防线,就要由电芯来提供了。电芯的安全层级, 可依据电 芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于,电池爆炸前,如果内部 有锂原子堆积在材料表 面,爆炸威力会更大。而且,过充的防 护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线,因此,电芯抗过充能 力比抗外 部短路的能力更重要。 铝壳电芯 与钢壳电芯安全性比较,铝壳具有 很高的安全优势。

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