一、锂电池的构成
锂电池主要由两大块构成,电芯和保护板PCM(动力电池一般称为电池管理系统BMS),电芯相当于锂电池的心脏,管理系统相当于锂电池的大脑。
电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成,而保护板主要由保护芯片(或管理芯片)、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。
二、锂电池分类
锂电池可以分成两个大类:一次性不可充电电池和二次充电电池(又称为蓄电池)。
不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。
二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。
1. 按外型分:方形锂电池(如普通手机电池)和圆柱形锂电池(如电动工具的18650);
2. 按外包材料分:铝壳锂电池,钢壳锂电池,软包电池;
3.按正极材料分:钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元锂(LiNixCoyMnzO2)、磷酸铁锂(LiFePO4);
4. 按电解液状态分:锂离子电池(LIB)和聚合物电池(PLB);
5. 按用途分:普通电池和动力电池。
6. 按性能特性分:高容量电池、高倍率电池、高温电池、低温电池等。
三、电池的关键参数
一般锂电池参数范围是在:50A 30V,90A 30V,110A 40V,160A 60V。
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锂电池由于其本身特性决定不能过充、不能过放、不能过流、不能过温,因此考虑安全性和电池寿命,电池要做好相关保护。有几个参数是经常碰到的,一并列出来。电压情况不同厂商差异不大,工作温度和放电倍率不同的电池或不同的厂家会有一些差异。
对比项
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锰酸锂/三元锂
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磷酸铁锂
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电压平台
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3.7V/3.6V
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3.2V
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充电终止电压
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4.2V
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3.6V
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放电终止电压
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3.0V
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2.0V
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工作温度范围
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-20~60℃
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-10~65℃
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最大放电倍率
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3~10C
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3~10C
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四、常用术语解说
1. 容量
指必定的放电条件下能够从电池锂取得的电量。
我们在高中学物理是知道,电量的公式为Q=I*t,单位为库伦,电池的容量单位规则为Ah(安时)或mAh(毫安时)。意思是1AH的电池在充满电的状况下用1A的电流放电能够放1个小时。
以前的NOKIA的内行机的电池(像BL-5C)一般是500mAh,现在的智能手机电池800~1900mAh,电动自行车一般都是10~20Ah,电动汽车一般都是20~200Ah等。
2. 充放电倍率
表明以多大的电流充电、放电,一般以电池的标称容量的倍数为计算,一般称为几C。
像容量1500mAh的电池,规则1C=1500mAh,如果以2C放电也就是以3000mA的电流放电,0.1C充放电就是以150mA的电流充放电。
3. 电压
电池的电压一般指锂电池的标称电压(也叫额外电压)。一般锂电池的标称电压一般为3.7V,我们也称其电压渠道为3.7V。我们说的电压一般指的是电池的开路电压。
当电池20~80%的容量时,电压会集在3.7V左右(3.6~3.9V左右),容量太高或太低,电压改变较大。
4. 能量/功率
电池以必定的规范放电,电池所能放出的能量(E),单位为Wh(瓦时)或KWh(千瓦时),别的1KWh=1度电。
物理书上有基本概念,E=U*I*t,也等于电池电压乘以电池的容量。
而功率的公式为,P=U*I=E/t,表明单位时间能够开释的能量。单位为W(瓦)或KW(千瓦)。
像容量为1500mAh的电池,标称的电压一般为3.7V,故对应的能量为5.55Wh。
5. 内阻
因为充放电时不能等效为一个抱负的电源,有必定的内阻。内阻是要消耗能量的,当然内阻越小越好。
电池内阻单位用毫欧(mΩ)。
一般电池的内阻由欧姆内阻和极化内阻组成,内阻的巨细受电池的材料、制作工艺,还有电池的结构的影响。
6. 循环寿数
电池充电和放电一次就称为一个循环,循环使用寿数是衡量电池寿数性能的一个重要目标。
IEC规范规则手机锂电池,0.2C放电至3.0V,1C充电至4.2 V,重复循环 500次后电池容量应坚持为初始容量的60%以上。也就是说锂电池的循环寿数为500次。
国标规则,循环寿数300次后,容量应坚持初始容量的70%。
电池容量低于初始容量的60%一般要考虑作废处理了。
7. 放电深度
界说为电池放出的容量占额外容量的百分比。
锂电池一般放电深度越深,电池寿数越短。
8. 停止电压
停止电压分为充电停止电压和放电停止电压,也就是说电池不能持续充电或放电的电压,在停止电压下再持续充电或放电对电池的寿数影响很大。
锂电池的充电停止电压一般为4.2V,放电停止电压为3.0V。
锂电池超过停止电压的深充或深放是严厉制止的。
9. 自放电率
指电池在寄存期间容量的下降率,用单位时间内容量下降的百分比表明。
一般的锂电池的自放电率为2%~9%/月。
10. SOC
指电池的剩下电量与能够放出总电量的百分比,0~100%。反映电池剩下电量状况。
五、保护板专用MOS管物料选型
2串保护板专用料:KND3502A(低启1.8V)
3-4串保护板专用料:KIA50N03AD、KIA100N03AD/KND3203B/KIA2803A/KND3204A
7-10串保护板专用MOS:KND3306B/KNB3306B(68V)
10串-16串保护板专用MOS:KNB3308A/KNB3208A/KIA75NF75KNB3308B/KNB2808A
17串保护板专用MOS:KNB3208A(85V)
17-21串保护板专用MOS:KNB2910A/KNP2910A
锂电池保护板在日常中会经常接触到的各种各类的电器,它最主要的元器件是IC和MOS管,MOS管对锂电池保护板作用的非常大的。
首先先了解下MOS管对锂电池保护主要有哪个三个点:1、电压保护 2、电流能力 3、导通电阻
1、电压保护
过充电保护板:保护板必须具有防止电芯电压超越预设值的功能
2、电流能力(过流保护电流,短路保护)
保护板作为锂电芯的安全保护器材,既要在设备的正常作业电流规模内可靠工作,又要在电池被意外短路或过流时迅速动作,使电芯得到保护。
3、导通电阻
由于通讯设备的工作频率较高,数据传输要求误码率低,其脉冲串的上升及下降沿陡,故对电池的电流输出能力和电压稳定度要求高,因而保护板的MOS管开关导通时电阻要小,单节电芯保护板通常在<70mΩ,如太大会导致通讯设备作业不正常,如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现象。
保护板的内阻越低越好,越低越不发热。保护板限流巨细是靠康铜丝取样电阻决议的,但继续电流才干是mos决议的,选择合适mos型号也是非常重要的。
六、锂电池应用领域
电池主要应用在消费类产品、数码类产品、动力产品、医疗和安防等。
动力类
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消费类
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数码类
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医疗保健类
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安防类
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电热类
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其他
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电动汽车
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手机
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数码相机
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掌上心电图机
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消防灯
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保暖衣
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电子菜谱
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电动自行车
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笔记本
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数码摄像机
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多参数监护仪
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安防摄像
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发热服
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电动剃须刀
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电动摩托车
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平板电脑
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蓝牙耳机
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便携超声诊断仪
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POS机
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暖手宝
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无线充电
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储能系统
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上网本
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无线鼠标
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便携血氧仪
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无线呼叫
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发热鞋垫
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军用设备
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后备电源UPS
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MID
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蓝牙键盘
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便携胎音监护仪
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无线对讲门铃
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保暖手套
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油井探测
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电动工具
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GPS
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车载免提
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激光治疗仪
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门禁系统
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探照灯
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航模
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电子书
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LED手电筒
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无线电子医疗
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指纹识别
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LED显示屏
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无线音箱
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内窥镜
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RFID监控
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热敏打印
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