《电池基本知识》PPT课件.ppt

电池的基本知识,电芯的常识锂离子电池保护电路分析电芯的检测电池的技术参数电池线路板的解析电池的其它组件一些常见电路问题的解析,电芯的常识,V,n(1.28+/-0.12V)内阻25mV,n(3.8+/-0.15V)内阻70m特殊电压要求 具体型号有:9A9,939,620,C630,820,R768V之间,是为了满足恒压点测试。稳压点电压太高会造成手机在充电时,手机显示电量满格闪烁报警等现象.电芯厚度尺寸 对某些电芯需进行厚度测试,一般按电池内部空间决定，我们使用电芯厚度测试夹具进行。铝壳,A代表铝壳;钢壳,S代表钢壳.铝壳:轻,强度低,外壳为正极;钢壳:重,强度高,外壳为负极.电芯正极材料:有石墨,焦炭的(内阻略大).按外形分:扁平长方形;圆弧形;长方形及扣式.锂电池的型号中的6位数字,前两位为高度尺寸,中间两位为宽度尺寸(mm),例如BYD的063048AR电芯,其高为6mm,宽度为29.9mm长度为48mm,A表示铝壳,R表示圆弧形.型号有四位数字表示其:前两位为直径,后两位为带一位小数点高度尺寸.例如:LIR0225它的直径为20mm 高度为2.5mm,锂离子电池,锂离子电池是以锂离子的储存与释放作为电能转换介质;是电能与化学能之间转换,现目前应用最广泛的是锂离子电池.现着重介绍一下锂锂离子电池的一些特征：A.其标称电压为 3.6V,内阻70m同体积的容量比镍氢高1至2倍,体积是镍镉的40-50%,镍氢的20-30%B.高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池.C.无污染锂离子电池不含有诸如镉,铅,汞之类的有害金属物质.D.锂离子电池不含金属锂(禁止在客机携带锂电池等规定的限制).E.循环寿命高在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过300次F.无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象.锂离子电池不存在这种效应无需放电容量较高;循环次数长;自放电率低;储存时间长(大约为1至2年,但存放时间过久电芯内阻会增大,容量也会相应降低);G.快速充电使用额定电压为4.2V 的恒流恒压充电器可以使锂离子电池在一至两个小时内得到满充.放电稳定(呈现平滑线);重量轻;体积小及无公害等.,镍氢电池,镍氢电池以氢氧化镍为正极,以能够自由吸收释放氢气的储氢金属合金为负极.特征:A.绿色能源镍氢电池不含镉汞,是环保型化学能源.B.与镍镉电池的相似性与镍镉电池有着相近的放电特性.C.镍氢电池有着近两倍于镍镉电池的能量密度D.500个充放电周期.标称电压为 1.2V,内阻25m,锂离子电池保护电路原理图,锂离子电池保护电路原理分析,如上图所示，该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC（N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSTFET的栅极，MOSTFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下：1、正常状态在正常状态下电路中的N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSTFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSTFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为UA级，通常小于7UA。2、过充电保护锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要恒压值为4.1V),转为恒压充电,直至电流越来越小.电池在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电,此时电池电压仍会继续上升,当电池电压被充电至超过4.3V时,电池的化学副反应将加剧,会导致电池损坏或出现安全问题.,锂离子电池保护电路原理分析,在带由保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定,不同的IC由不同的值)时,其”CO”脚将由高电平转变为零电压,使V2由导通转为关断,从而切断了充电回路,使充电器无法再对电池进行充电,起到过充电保护作用.而此时由于V2自带的二极管VD2的存在,电池可以通过该二极管对外部负载进行放电.在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。3、过放电保护电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。,锂离子电池保护电路原理分析,由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1uA.在控制IC检测到电池电压低于2.3V至了发出信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。4、过电流保护由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C（C=电池容量/小时），当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。电池在对负载正常放电进程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I*RDS*2，RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U0.1V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到电流保护作用。,锂离子电池保护电路原理分析,在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小5、短路保护电池在对负载放电过程中,若回路电流到大到U0.9V(该值由控制IC决定,不同的IC由不同的值)时,控制IC则判断为负载短路,其”DO”脚将迅速由高电压转变为零电压,使V1由导通转为关断,从而切断放电回路,起到短路保护作用.短路保护的延时时间极短,通常小与7微秒.其工作原理与过电流保护类似,只是判断方法不同,保护延时时间也不一样。,电芯的检测,半成品测试 作用：为了使报废率降低,检验员的操作是否规范化 主要测试项目:充电,放电,接口电阻,短路保护.充电：充电时电压比空载电压要高出0.1至0.3V 放电：放电时电压比空载电压低0.1至0.3V.接口电阻:IdR(普通电阻)识别作用，供给手机识别厚电薄电锂电,误差为+5%,ThR:-(热敏电阻)温度保护,误差有+5%或是+1%.稳压源设定：电压为9V,电流为300m A(常规)成品测试：主要是对电池的整体电性能的测试,2002测试内容有:IR 90m-170m THR 按室温对照热敏电阻温度系数表 IDR 按电阻值5%误差计算,如:100K的测试范围(95K-105K),有时要加上机子的误差,如D线DPTS2002成品 测试仪的电阻误差是3.5K,现要测100K的电阻,其范围是:98.5K-108.5K.,电池的技术参数,1.电池的放电性能:以0.2C放电,放电时间不小于5H;以1C放电不小于51MIN.一般典型值为2.75V.2.电池的充电性能:以1C或以0.2C充电,当电池电压达到限制电压时,改为恒压充电,直到充电电流小于或等于0.01C,最长充电时间不大于8H,停止充电.一般典型值为4.35V.3.电池的过充性能:当充电结束后,以2倍的标称电压,电流设为2C的外接电流持续充电8H.电池不发热,不起火,不爆炸.4.电池的过放电性能:以0.2C放电至终止电压2.75V,外接30欧电阻放电24H.电池不起火,不发热,不爆炸.5.电池的短路保护性能:电池充饱后,用0.1欧电阻短路正负极1H,电池不起火,不爆炸,当断开后,以1C电流瞬时充电5S,用电压表测电压,应大于3.6V6.高温存活性能:在55度的环境下存放2H,以1C放电,时间大于51MIN.7.低温存活性能:在-22度的环境下存放16H24H,放电时间大于3H.对于聚合物电池,电池在-10度的环境下放电,放电时间大于3.5H.8.循环使用次数:大于300次,每一次就是充放电的循环,直至连续两次放电时间小于36MIN.,电池线路板的解析,1.贴装电阻 1 0 3 倍数|-基数值102=1k 103=10k 471=470欧精密电阻：04C:10.7K 20C:15.8K 010:100K功率0603为1/16,0805为1/10,1206为1/82.双MOS管:作用相当于开关,在电路中起开关作用,接收保护IC的控制信号开启与关断电池电压输出.常用有9926,6968,D2011,8800,6N30V等.特点:其内部电路和功能与IC都一样.只是外形各有不同:9926它的体积较大,而6N30V,D2011,6968体积较小.但9926,6N30V,8800在价格方面更便宜,质量较差,在测试过程中易损坏所以不宜采用.内部电路:,电池线路板的解析,3.保护IC 作用:起保护电芯电压作用,在电路中对电芯的工作状态时时进行监控，它可检测到电芯的充电电压、放电电压、放电电流同时与内设的保护值进行比较从而作出相应保护判断。IC有8241,5421,3601,33349,313D A6A A8B8等.4.简单地说:控制IC就是一个小电脑,MOS管是开关,471,102电阻和电容只是辅助作用.471电阻给控制IC提供电源,102电阻可以传输信号.5.IC码：等等都是码的IC给手机读取数据作相应的识别,摩托罗拉中一般都有IC码V998V8088V70.,电池的其它组件,PTC 限流器是由高分子聚合物与导电材料组合.种类:GBV210 内阻 18-20m GBV170 内阻 30-40 m温度过流保护器TS2S 内阻10 M(93摄氏度即可熔断).晶体管是非线性元件.电阻是线性元件,在电子线路中较为常用，它的作用是:降压,限流电容在电子线路中其作用是:隔直通交电感其作用是:隔交通直限流器其作用是:限流保护,短路对电池性能有何影响？,电解液温度升 内部气压升高 气压值如果超过电池盖帽耐压值，电池将漏液。如果安全阀失效，甚至会引起爆炸。因此切勿将电池外部短路。,电池出现零电压或低电压的原因是什么？,电池遭受外部短路或过充,反充(强制过放)电池受高倍率大电流连续过充,导致电池极芯膨胀,正极直接接触短路。电池内部短路，或微短路，如：正负极片有毛刺穿透隔膜纸接触短路，正负极片放置不当，造成极片接触短路，或正极片接触钢壳短路，负极掉料进隔膜纸，隔膜纸本身有缺陷，正极极耳接触负极片短路。,电池电池组充不进电的可能原因是什么?,电池零电压或电池组中有零电压电池 电池组连接错误,内部电子组件,保护电路出现异常 充电设备故障,无输出电流;外部因素导致充电效率太低(如极低或极高温度),电池无法放电的可能原因是什么?,电池经储存,使用后,寿命衰减;充电不足或未充电;环境温度过低;放电效率较低,如大电流放电时普通电池由于内部物质扩散速度跟不上反应速度,造成电压急剧下降而无法放出电,保护元器件的种类及各自的优缺点是什么？,常见的电池保护元器件的各项性能对比：热敏开关 PTC:电池组的大电流保护，迅速感应电路中电流及温度变化。温度过高或电流过大，可使该开关内双金属片温度达到开关的额定值，金属片跳脱，起到保护电池及用电器的作用。金属片跳脱后可能不复位，导致电池组电压无法工作。过流保护器 PTC：电池组过大电流保护，该器件随温度升高，电阻线性变大，当电流或温度升高到某一定值时，阻值发生突变（变大），从而使电流变到mA级，待温度下降，又会回复正常，可作为电池连接片串入电池组中。价格较高。如GBV210S 保险丝：感应电路电流及温度，当电路中电流超过额定值或电池的温度商升到一定值时，保险丝熔断使电路断开来保护电池组和用电器免遭破坏。保险丝熔断后无法恢复，需要及时更换，比较麻烦。如 TS2S、TM2S、2ML092NS,