多节锂离子电池的充放电保护_图文(精)
锂离子电池原理图
所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。
锂离子电池的内部结构如下图所示：此主题相关图片如下：电池由正极锂化合物、中间的电解质膜及负极碳组成。
◎当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。
一般采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
◎做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz等。
◎电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的高分子材料。
◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，采用PP/PE/PP三层隔膜优点是熔点较低，具有较高的抗穿刺强度，起到了过热保险作用。
◎外壳采用钢或铝材料，具有防爆的功能。
锂离子电池的额定电压为3.6V。
电池充满时的电压（称为终止充电电压）一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压为2.75V。
如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.75V后还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。
锂电池充电原理：锂离子电池充电原理图：此主题相关图片如下：其中：Iconst：恒流充电电流；Ipre：预充电电流；Ifull：充满判断电流；Vconst：恒压充电电压；＝Vmin：预充结束电压及短路判断电压锂离子电池比较骄贵。
如果不满足其充电及使用要求，很容易出现爆炸，寿命下降等现象。
因为锂离子电池对温度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有的电池内部均集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放电保护电路。
图一为标准锂离子电池充电原理曲线，锂离子电池的充电过程分三个阶段：预充电阶段；恒流充电阶段；恒压充电阶段。
锂电池充电电路详解
锂电池充电电路图锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
电池内充有有机电解质溶液。
锂电池充电电路图
锂电池充电电路图 Last updated on the afternoon of January 3, 2021锂电池充电电路图2009-03-08 18:26锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解
锂电池过充电、过放电、短路保护电路详解时间：2012-04-23 12:27:18来源：作者：该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01，充、放电控制MOSFET1(内含两只N 沟道MOSFET)等部分组成，单体锂电池接在B+和B-之间，电池组从P+和P-输出电压。
充电时，充电器输出电压接在P+和P-之间，电流从P+到单体电池的B+和B-，再经过充电控制MOSFET到P-。
在充电过程中，当单体电池的电压超过4.35V时，专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。
放电过程中，当单体电池的电压降到2.30V时，DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，DW01的CS脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制MOSFET的导通压降剧增，CS脚电压迅速升高，DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断，从而实现过电流或短路保护。
二次锂电池的优势是什么?1. 高的能量密度2. 高的工作电压3. 无记忆效应4. 循环寿命长5. 无污染6. 重量轻7. 自放电小锂聚合物电池具有哪些优点?1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。
2. 可制成薄型电池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。
3. 电池可设计成多种形状4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲900左右5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。
7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少?自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。
双节串联锂电池充电管理芯片,充放电IC电路图
4. DC 直流 9V-20V 输入，降压 8.4V 给双节锂电池充电，充电电流最大 2A。提供了一 个充电常亮，充满灭灯的充电指示灯。
双节锂电池保护板电路图：
5.三个电路系统的组合电路图： 1，双节锂电池保护电路 PL7022 或者 HY2120， 2， 双节锂电池充电电路 PW4203， 3，双节锂电池输出 5V 电路 PW2162 或者 PW2163。
2.在产品设计和芯片应用中，锂电池的电路，离不开三大基本电路，来控制锂电池的充 电，放电。双节串联锂电池可以提供 6V-8.4V 的供电电压，双节串联锂电池充电管理 芯片也可以选择 5V 升压型的 PL7501C，和 9V-20V 降压型的 PW4203。
3.双节锂电池充电电路 USB 口常用的 5V 输入， 升压 8.4V 充双节锂电池充电。最大充 电电流 1A(电池端)。提供了一个充电常亮，充满灭灯的充电指示灯。
Байду номын сангаас
双节串联锂电池充电管理芯片，IC 整套电路图
1.概述 锂离子电池在如今是广泛应用存在我们生活中的方方面面的电子产品中。如，电子玩具， 美容仪，医疗产品，智能手表，手机，笔记本，电动汽车等等非常多。单节锂电池的供 电电压是 3V-4.2V 直接，而随着消费类电子产品的日新月异，对于功率的要求已经达 不到要求了。双节锂电池的供电电压 6-8.4V，在同样电流情况下，功率得到增加。才 能满足一些 20 多 W 等功率得输出应用。
多节锂离子电池的充放电保护
多节锂离子电池的充放电保护
锂离子电池是一种应用广泛的可充电电池，它具有单体工作高、体积小、分量轻、能量密度高、循环用法寿命长，可在较短时光内迅速充沛电以及允许放电温度范围宽等优点。
此外，锂离子电池还有自放电小、无记忆效应和无环境污染等优点。
其全球供货量正在持续增强。
按照市场调研公司的报告，07全年锂离子可充电电池的全球供货量比上年增强了17%。
而随着锂离子电池的用法面的扩大，对锂离子电池的充放电庇护就显得愈发重要。
锂离子电池的庇护
锂离子电池供电设备的平安性是人们目前最为关注的问题，所以对其的庇护就十分重要。
锂离子电池的庇护主要包括过充电庇护、过放电庇护、过电流及短路庇护等。
1 过充电庇护
当充电器对锂离子电池过充电时，为防止因温度升高所导致的内压升高，需终止充电状态。
为此，庇护器件需监测电池电压，当其到达电池过
充电压时，即激活过充电庇护功能，中止充电。
2 过放电庇护
为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电
电压检测点时，即激活过放电庇护，中止放电，并将电池保持在低静
态电流的待机模式。
3 过电流及短路庇护
当锂离子电池的放电电流过大或短路状况产生时，庇护器件将激活过
电流庇护功能。
多节锂离子的庇护
单体锂离子电池的额定电压为 3.6V，不能满足高电压供电场合的需要，因此就需要多节锂离子电池串联用法。
为此，各有关控制生产厂商纷
纷推出了自己的多节锂离子电池（电池组）庇护集成电路芯片，如精
工技术有限公司（SII）的S-8204B (S-8204B隶属于S-8204系列，该
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锂电池充电电路图
锂电池充电电路图锂电池充电电路图锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
电池内充有有机电解质溶液。
锂电池充电电路图
锂电池充电电路图2009-03-08 18:26锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
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多节锂离子电池的充放电保护
锂离子电池是一种应用广泛的可充电电池,它具有单体工作电压高、体积小.重量轻,能量密度高、循环使用寿命长,可在较短时间内快速充足电以及允许放电温度范围宽等优点。
此外,锂离子电池还有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点。
其全球供货量正在持续增加。
根据市场调研公司的报告,07全年锂离子可充电电池的全球供货量比上年增加了17%。
而随着锂离子电池的使用面的扩大,对锂离子电池的充放电保护就显得愈发重要。
镊离子电池的保护
锂离子电池供电设备的安全性是人们目前最为关注的问题,所以对其的保护就非常重要。
锂离子电池的保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。
1过充电保护
当充电器对锂离子电池过充电时, 为防止因温度上升所导致的内压上升, 需终止充电状态。
为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。
2过放电保护
为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止
放电,并将电池保持在低静态电流的待
机模式。
3过电流及短路保护
当锂离子电池的放电电流过大或短
路情况产生时,保护器件将激活过电流
保护功能。
多节锂离子电路的保护
单体锂离子电池的额定电压为
3.6V,不能满足高电压供电场合的需
要,因此就需要多节锂离子电池串联使
用。
为此,各有关电源管理控制集成电
路生产厂商纷纷推出了自己的多节锂离
子电池(电池组保护集成电路芯片,如
精工技术有限公司(SII的S一8204B
对4节以上锂离子电池
圈1多节锂离子电池的级联
式
S I I心
李晓延 (S-8204B隶属于S一8204系列,该系列的另一个产品是S-8204A。
两者的区别是S一8204A配合P沟道MOSFET工作, S-8204B则配合N沟道MOSFET工作。
这类产品的特点是监控3,4节锂离子电池的充放电状态,可实现过充, 过放和过电流保护。
以S一8204B为例,它能对各节锂离子电池的电压进行高精度检测,具有3段过电流检测功能,通过外接电容可设置过充电检预4延迟时间、过放电检测延迟时
间、放电过电流检测延迟时间l和放电过电流检测延迟时间2,还能通过SEL端子切换3/4节锂离子电池串联使用。
不过, 它最大的特点是可以级联使用,下节将对 S 一8204B的这一功能进行详细说明。
3-Cascade
2.Cascade
……啪月目
万方数据
技术追踪
保护芯片级联上面提到的电池保护芯片最多能保护4节锂离子电池,然而很多应用都需要5~12节锂离子电池串联工作,比如电动工具,电动自行车和UPS,此时又如何解决呢?答案很简单,就是同时使用多个锂电池保护芯片。
如图1所示,两个保护芯片串联在一起,由2个N沟道 MOSFET做控制开关,可以保护8节锂离子电池,三个保护芯片串联在一起, 就保护了12节锂离子电池。
这种多保护芯片的串联就是保护芯片的“级联”。
以 S-8204B为例,两个S一8204B联合使用,用2个N沟道
MOSFET在低压侧端进行控制,这样通过单颗IC可选3节和4节的功能就可以实现对6—8节串联锂离子电池的保护。
如果是5节锂离子电池串联,则可以使用一个 S-8204B与其他锂离子电池保
护芯片串联,实现保护功能。
这种多保护芯片的灵活组合,可以完成对任意数目锂离子电池护功能。
如果8节电池中的某一节电池发生过充,与该电池相连接的S-8204B 的COP端子输出电压会发生变化,该电压变化会传递到与其相连接的另一个S-8204B的CTLC端子,使得另一个S一 8204B的COP端子输出电压也发生变
化,从而控制充电控制用MOSFET关断,实现锂离子电池的过充电保护。
如果8节电池中的某一节电池发生过放电时,则由与该电池相连接的S一8204B的 DOP 端子向另一个S一8204B芯片的 CTLD端子发出过放信号,改变其DOP 端子的状态,最终使得放电控制用的保护。
圈2锂膏子电池过充电时的保护电路工作原理圈下面,详细介绍一下保护芯片级联的具体工作情况。
还是以S-8204B为例,其CTLC
端子可由芯片外部控制COP端子的输出电压、而CTLD端子则可由芯片外部控制DOP端子的输出电压。
通过CTLC端子以及CTLD端子可以分别单独控制COP 端子与DOP端子的输出电压。
并且,这些控制功能优先于芯片内部的电池充放电保田3锂离子电池过放电时的保护电路工作原理圈囝◆日II子・2008年7月MOSFET关断,结束放电。
图2给出了
采用两个S~8204B实现过充电保护的电路工作原理图(在N沟道MOSFET控制情况下,图3是过放电保护工作原理图。
充放电时的温度控倒
另外,对充放电过程的温度控制也是许多设计者需要考虑的。
在高温的时候对锂离子电池充放电,会有爆炸的危险,在低温的时候充放电,会对电芯造成损害。
在上面的方案中,在S-8204B 的CTLC端子外接一温度控制开关(如 S一5841,在锂离子电池充电过程中温度过高时,温控开关的控制信号通过 CTLC端子送给COP,强行结束锂离子电池的充电过程。
同样,在CTLD端子外接温度控制开关,则能对放电
过程进行温度保护。
结语
市场上还有单芯片的多节锂电池充・电保护解决方案,像Intersil公司的
ISL9208,就可以实现对7节锂离子电池
的充电保护。
对比多芯片串联的方案, 单芯片解决方案的优点是电路简单,比较容易实现较好的电气性能,不过能监控的电池数量有限,且价格较贵。
采用多芯片的级联方式,如S一8204系列,则不存在达种数量上的限制,其电路构成灵活成本也不高,但缺点是外围电路相对复杂,对外围元件的匹配程度要求较高。
不过,随着技术的进步,相信这两种方案终会找到一个契合点。
圈万方数据。