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锂离子电池为什么需要保护电路 |
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1、所有的电池在充电或放电(即电能与化学能相互转换)过程中,对接受或释放电荷的能力是有一定限度的,电池本身并不能主动阻止电荷流进或流出。所有种类的电池都会有这样的问题,不单是锂电池,只不过是人们在设计各种电池,采取的方式不同。在充电过程中,电池接受电荷使自身产生化学能,当自身内部的化学能量全部转完毕后,如果外部电能还源源不断地输进来,这就需要电池将过剩的能量转变为其它能量释放出来或切断外部能量的继续输入。
各种类型电池的不同处理处理方式:
A. 铅酸电池
产品设计中有泄气阀装置,当过充电时,多余的能量可以转变为热能,由水蒸气通过泄气阀释放,这样,一定程度上的电池过充失衡的问题就在电池的内部解决了。
B. 镍基电池
产品设计中引入:A.负极过量以产生镉氧循环效应;B.半密封泄气装置,使电池即能密封使用.又能达到达到过充释放气体的功能, 一定程度上的电池过充失衡的问题也能在电池的内部解决了。
C. 锂离子电池
产品的全密封结构决定了解决预防过充的功能只能设在外部电池中.如果过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来,这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制保护电路。同样,在放电过程中,电池通过释放化学能产生电能,当自身内部的化学能量全部转完毕后,如果电池继续被过度放电,负极片的铜箔在电压的驱使下会以离子的形式附着到正极片上,正极片表面将会出现微红色的紫铜,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,造成电池失效。
2、单体锂电池的保护方案
根据锂离子电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正常反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生非正常化学反应,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后而导致电池鼓胀而失效,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池损坏。
因此保护电路一般包括过充保护、过放保护、过电流保护、温度保护、短路保护、绝缘保护等,来有效的保护电池正常的使用。 |
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