标签: 锂离子电池

01 锂离子电池简介 锂电池是20世纪开发成功的新型高能电池，可以理解为含有锂元素（包括金属锂、锂合金、锂离子、锂聚合物）的电池，可分为锂金属电池（极少的生产和使用）和锂离子电池（现今大量使用）。因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，部分代替了传统电池。 02 锂离子电池的由来及发展 1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。 1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。 1982年伊利诺伊理工大学（the Illinois InsTItute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。 1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。 1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。 1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。 1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁（LiFePO4），比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。 锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，纽扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中，容易形成锂枝晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。 后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。 20世纪90年代初，日本Sony能源开发公司和加拿大Moli能源公司分别研制成功了新型的锂离子蓄电池，不仅性能良好，而且对环境无污染。随着信息技术、手持式机械和电动汽车的迅猛发展，对高效能电源的需求急剧增长，锂电池已成为目前发展最为迅速的领域之一。 03 锂离子电池的结构及原理 锂离子电池的主要组成： （1）正极——活性物质主要指钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂等，导电集流体一般使用厚度在10--20微米的铝箔； （2）隔膜——一种特殊的塑料膜，可以让锂离子通过，但却是电子的绝缘体，目前主要有PE和PP两种及其组合。还有一类无机固体隔膜，如氧化铝隔膜涂层就是一种无机固体隔膜，； （3）负极——活性物质主要指石墨、钛酸锂、或近似石墨结构的碳材料，导电集流体一般使用厚度在7-15微米的铜箔； （4）电解液——一般为有机体系，如溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，另有些聚合物电池使用凝胶状电解液； （5）电池外壳——主要分为硬壳（钢壳、铝壳、镀镍铁壳等）和软包（铝塑膜）两种 。 基本工作原理 当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。 当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。 在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端来回运动。所以锂离子电池又叫摇椅式电池。 充放电机理 锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流充电阶段和恒压电流递减充电阶段。 锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。 锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。一般60%DOD是100%DOD条件下循环寿命的2~4倍。 04 锂离子电池主要性能指标 电池的容量 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定容量是指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示。电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。 容量单位：mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。 电池内阻 电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。 电压 开路电压是指电池在非工作状态下即电路中无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，锂离子电池充满电后开路电压为4.1—4.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。 工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。 放电平台时间 放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放电时间。例对某三元电池测量其3.6V的放电平台时间，以恒压充到电压为4.2V，并且充电电流小于0.02C时停止充电即充满电后，然后搁置10分钟，在任何倍率的放电电流下放电至3.6V时的放电时间即为该电流下的放电平台时间。 因某些使用锂离子电池的用电器的工作电压都有电压要求，如果低于要求值，则会出现无法工作的情况。所以放电平台是衡量电池性能好坏的重要标准之一。 充放电倍率 充放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，1C在数值上等于电池额定容量，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为10Ah，则10A为1C（1倍率），5A则为0.5C，100A为10C，以此类推。 自放电率 自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。是衡量电池性能的重要参数。 效率 充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程度的量度。主要受电池工艺，配方及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率要低。 放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比，主要受放电倍率，环境温度，内阻等因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低。 循环寿命 电池循环寿命是指电池容量下降到某一规定的值时，电池在某一充放电制度下所经历的充放电次数。锂离子电池GB规定，1C条件下电池循环500次后容量保持率在60%以上。 05 锂离子电池的主要分类 06 聚合物锂电池 聚合物锂电池所用的正负极材料与液态锂都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 锂电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。 聚合物锂电池可分为三类： 1、固体聚合物电解质锂电池。电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。 2、 凝胶聚合物电解质锂电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。 3、 聚合物正极材料的锂电池。采用导电聚合物作为正极材料，其能量是现有锂电池的3倍，是最新一代的锂电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂电池相比，聚合物锂电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的容量；聚合物锂电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂电池提高50％以上。此外,聚合物锂电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂电池有所提高。 锂聚合物电池优点： 1、安全性能好 聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。 2、厚度小，能做得更薄 普通液态锂电采用先定制外壳，后塞正负极村料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈，聚合物电芯则不存在这一问题，厚度可做到1mm以下，符合时下手机需求方向。 3、重量轻 聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。 4、容量大 聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。 5、内阻小 聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。 6、形状可定制 聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。 7、放电特性佳 聚合物电池采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。 8、保护板设计简单 由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性，因此聚合物电池的保护线路设计可考虑省略PTC和保险丝，从而节约电池成本。聚合物锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有极大优势。 （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

电池对于电子工程师再普通不过，然而真正了解他的是不是你？ 现在让我们开始认识他吧： 电池的工作原理： 定义： 电池是一个储存化学能并能够转化成电能的元件！ 术语：anode：阳极（电子流向的方向）； cathode 阴极； 析锂（ deposition ） 枝晶( Lithium plating) N/P比： 电池负极容量和正极容量的比值，动力型锂电池 N/P 比： 1.06-1.1； SEI 膜（ solid electrolyte interphase） ： 阳极电位：anode potential， 他是一种衡量电池在化学反应是释放电子的能力；当这个值为负时，电池会产生不可逆损失。什么时候会出现阳极电位变负情况？往下看！ 从结构成分上看： 电池包括 正极、负极、电解液、隔膜 材料上看：正极可以是 磷酸铁锂、三元锂、 从化学反应角度看： 电池运行原则： 在化学反应过程中，需要维持电荷平衡，故： 阳极： anode电极在产生电子的同时会有相同数量的正电荷的离子释放到电解液中（ 这句话很重要 ） ； 阴极：Cathode 为了平衡他所接收的电子，他必须从电解液中吸收带正电的离子过来； 充电： 阴极C athode得到的电子会重新返回给阳极anode；for 阳极anode，从阳极释放的阳离子，从电解液中逐渐析出回归到阳极！ 这个充电过程，离子回归到anode的过程，离子的堆积会变得无序，在大电流充电情况下这种情况会加速。这样就导致经过500 charge cycles后，电容的容量会降低。 电池使用方法： 电池的电路设计方法： 1. 4个相同的1C充电的电池并在一起，这样系统的最大充电电流是不是就可以设置为4C? 答：是的； 电池常见故障 1. 析锂 后果： 析锂 不仅使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果； 目前改善措施： 改变电池的N/P有助于改善析锂： N/P 越小，电池能量密度越大 , 但是过小的 N/P 比会导致电池负极极片在循环过程中会出现 析锂 ！ 改变N/P 比只需改变负极的容量，而负极的容量调整只需调整涂布的厚度即可（以纽扣电池为例，直径 fixed ） N/P 比越大，电池容量增大、正极电压升高，循环寿命缩短，能量密度越降低；故，电池的N/P比会控制在1.04-1.1; 2.枝晶, lithium plating 降低了电池循环寿命，极端情况下会导致电池短路（枝晶刺破电池隔膜） 3.鼓包 SEI膜科普： 作用：能够运行锂离子通过，电子不能通过的固态电解质； 影响因素： 高温： 高温条件会使SEI 膜的稳定性下降和电极循环性能变差，这是因为高温时SEI 膜的溶解和溶剂分子的共嵌入加剧，而低温条件下SEI 膜趋于稳定； 这就是为啥不能高温充电原因！这样会造成电池容量不可逆的损伤，会破坏SEI膜。 低温 ： 根据阿伦尼乌斯公式，当电池在低温下循环时，析锂反应相对于嵌锂过程有更大的反应速率，即在低温条件下负极更倾向于发生析锂反应！ 这就是为啥低温也不能充电的原因！他会导致负极发射析锂！ 接下来，我们再看为什么不能过放： 当电池发生过放overdischarge时，阳极电位会more negative, 与正常阳极电位比，这就意味着电极更容易释放电子。 活性物质的耗竭和不可逆副反应的积累导致 阳极电位降低，从而影响电池性能、容量和寿命， 这个过程会发生枝晶； 阳极电位为负时，那锂离子不会嵌入到anode的晶体内部，而沉积在电极与电解液接触的表面上。 如果各位路过大神，如果觉得更新了你对他的认知，来点个赞！我看看我能帮助多少人 ； 知识多数都是零散的，且经过传播可能会变味，而我做的就是把这些零散对的、错的进行识别整理，统一呈现给大家。 算是节省大家的时间，让你们后续吹牛更自信！ 待续。。。。

热敏电阻介绍 热敏电阻（ Thermistor ）是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而变化，其体积随温度的变化比一般的固定电阻要大很多。组成热敏电阻的材料一般是陶瓷或聚合物，在有限的温度范围内能实现较高的精度，通常是 -90 ℃ ~130 ℃。和热敏电阻类似的有使用纯金属（ RTD ）制作的电阻温度计，适用于较大的温度范围。 假设温度和电阻的变化为线性，热敏电阻和温度之间有关系式： ∆ R=K ∆ T 其中， K 称为温度系数，热敏电阻根据温度系数 K 分为两类： K 为正值，电阻值随着温度的升高而增大，称为正温度系数热敏电阻（ PTC ）； K 为负值，电阻值随着温度的升高而减小，称为负温度系数热敏电阻（ NTC ）； 注意：对于热敏电阻而言， K 一般不是固定的值，温度和电阻值之间呈现非线性。而 RTD 温度和电阻值之间呈现线性。 由于实际条件下， ∆ R ，∆ T 是非线性的，所有很少用温度系数 K 来描述热敏电阻的性能，而是使用电阻温度系数来 aT 描述，定义如下： 这个公式反应电阻随温度的变化率，电阻温度系数越大，说明热敏电阻对温度越敏感，能感知到热量的变化越明显。 根据上述原理，热敏电阻主要有以下 6 种使用场合： 1. 过液面控制 2. 温度测量 3. 温度补偿 4. 温度限制 5. 温度保护 6. 过热保护 负温度系数（NTC）电阻 NTC 是 NegaTIve Temperature Coefficent 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓 NTC 热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。 它是以锰（ Mn ）、钴（ Co ）、镍（ Ni ）、铝（ Al ）、锌（ Zn ）等两种或者两种以上高纯度金属氧化物为主要材料， 经共同沉淀或水热法合成的纳米粉体材料，后经球磨充分混合、静压成型、高温烧结、半导体切片、划片、玻封烧结或环氧包封等封结工艺制成的，接近理论密度结构的，半导体电子陶瓷材料。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。 它具有电阻值随着温度的变化而相应变化的特性。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。 NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在 100~1500000 欧姆，温度系数 -2%~-5% 。外观形状一般有引线型、片状型等，如下图所示。 根据前面的介绍， NTC 电阻的特性是温度系数 K 为负，即温度升高，电阻值减小。 由上面的曲线可知，如果知道 NTC 电阻的阻值，就能计算出当前的温度。计算方法如下 其中， T 是温度，单位为 K ， R0 是周围温度为 T0 (K) 时的电阻值， B 为常数。 B 常数随温度变化，反应了热敏电阻的电阻值变化倾向，通常称为材料 B 值。影响 B 值的因素有： 材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构 下面以 MF52A 热敏电阻为例，来说明 B 常数， 从 MF52A 的手册中可以看出，在 25~50 ℃和 25~85 ℃两个不同的温度范围内， NTC 电阻的 B 值是不一样的。这就提醒在使用热敏电阻做温度传感器时，需要注意测温范围和 B 值的确定。 应用举例 具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等特点， NTC 热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 热敏电阻用于防浪涌 热敏电阻在开关电源输入电路中应用也比较多，主要是用来防止开机浪涌大电流对系统造成破坏。常温时，热敏电阻的阻值是 K Ω级，电源接通后，流过热敏电阻的电流产生热量，温度上升，阻值下降；电源稳定时，热敏电阻的阻值降为了几Ω甚至更低，因此，不会消耗太多的能量。 当然，如果连续快速的多次上下电， NTC 电阻也无法启到防浪涌的目的。 热敏电阻用于温度监测 锂离子电池的接口一般有三根线，分别为：正，负， NTC 。在锂电池内部搭载的 NTC 热敏电阻就是用来监控电池正常使用过程中以及充电时的温度。电池温度上升时， NTC 热敏电阻温度也会随之上升，从而电阻值会下降，当超过上限充电温度时，充电控制 IC 将会停止充电。如果设备要进行销售到国外的安规认证，有些文件中明确指出，锂电子组必须带有 NTC 温度监测才行。 总结 热敏电阻具有阻值和温度之间呈相关性的特点，广泛用于各种电子设备中。在使用热敏电阻时，需要考虑是选择 PTC 还是选择 NTC 。由于温度和阻值之前呈现非线性的特点，如果用在精确测温时，往往需要考虑到它自身的 B 值，以及线性拟合的方法。

本电路采用S-82R1A保护IC，用于对1节锂离子/锂聚合物可充电电池组的过充电、过放电和过电流的保护。 电路原理 本电路通过把NTC热敏电阻器连接于S-82R1A的热敏电阻器连接端子（TH端子），可以进行过热保护。通过使用电池电压监视端子（BS端子），还能监视电池电压，实现了以下性能： - 过热检测温度+45°C ~ +85°C（1°C进阶）：精度±3°C - 过充电检测电压 3.500 V ~ 4.800 V（5 mV进阶）：精度±15 mV - 过充电解除电压 3.100 V ~ 4.800 V：精度±50 mV - 过放电检测电压 2.000 V ~ 3.000 V（10 mV进阶）：精度±50 mV - 过放电解除电压 2.000 V ~ 3.400 V：精度±75 mV - 放电过电流1检测电压 3 mV ~ 100 mV（0.5 mV进阶）：精度±1.5 mV - 放电过电流2检测电压 10 mV ~ 100 mV（0.5 mV进阶）：精度±3 mV - 负载短路检测电压 20 mV ~ 100 mV（1 mV进阶）：精度±5 mV - 充电过电流检测电压 -100 mV ~ -3 mV（0.5 mV进阶）：精度±1.5 mV - 各种检测延迟时间仅通过内置电路即可实现（不需要外接电容） - 放电过电流状态解除电压 : 放电过电流解除电压（VRIOV） = VDD × 0.8（典型值） - 休眠功能 : 有 - 高耐压：VM端子、CO端子的绝对最大额定值28 V 工作时消耗电流：4.5μA（典型值）、6.0μA（最大值）（Ta = +25°C） - 休眠时消耗电流： 50 nA（最大值）（Ta = +25°C） - 过放电时消耗电流： 0.5μA（最大值）（Ta = +25°C） 电池保护IC的连接示例 1、通常状态 通常状态下，S-82R1A通过监视连接在VDD-VSS间的电池电压，VINI-VSS间电压，以及NTC热敏电阻器的温度，来控制充电和放电。 电池电压在过放电检测电压（VDL）以上、过充电检测电压（VCU）以下的范围、VINI端子电压在充电过电流检测电压（VCIOV）以上、放电过电流1检测电压（VDIOV1）以下的范围、NTC热敏电阻器的温度在过热检测温度（TTD）以下时，充电控制用FET和放电控制用FET都为ON。这种状态称为通常状态，可自由的进行充放电。 初次连接电池时，有可能不能放电。这时，如果连接充电器就可变为通常状态了。 2、过充电状态 过充电状态有2种情况：即过充电解除电压和过充电检测电压相异（VCL ≠ VCU）、相同（VCL = VCU）。 （1）VCL ≠ VCU 当通常状态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在过充电检测延迟时间（tCU）以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电。这种状态称为过充电状态。过充电状态的解除，分为如下的2种情况。 如果VM端子电压在低于0.35V（典型值）的情况下，当电池电压降低到过充电解除电压（VCL）以下时，即可解除过充电状态。 如果VM端子电压在0.35V（典型值）以上的情况下，当电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。检测出过充电之后，连接负载开始放电，由于放电电流通过充电控制用FET的内部寄生二极管流动，因此VM端子电压比VSS端子电压增加了内部寄生二极管的Vf电压。此时，如果VM端子电压在0.35V（典型值）以上的情况下，当电池电压在VCU以下时，即可解除过充电状态。 （2）VCL = VCU 当通常状态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在tCU以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电。这种状态称为过充电状态。 当VM端子电压在0.35V（典型值）以上，并且电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。检测出过充电之后，连接负载开始放电，由于放电电流通过充电控制用FET的内部寄生二极管流动，因此VM端子电压比VSS端子电压增加了内部寄生二极管的Vf电压。此时，如果VM端子电压在0.35V（典型值）以上的情况下，当电池电压在VCU以下时，即可解除过充电状态。 对于超过VCU而被充电的电池，即使连接了较大值的负载，也不能使电池电压下降到VCU以下的情况下，在电池电压降低到VCU以下为止，放电过电流检测以及负载短路检测是不能发挥作用的。但是，实际上电池的内部阻抗有数十mΩ，在连接了可使过电流发生的较大值负载的情况下，因为电池电压会马上降低，因此放电过电流检测以及负载短路检测是可以发挥作用的。 检测出过充电之后，在连接充电器的情况下，即使电池电压降低到VCL以下，也不能解除过充电状态。断开与充电器的连接，当放电电流流动，VM端子电压上升到0.35V（典型值）以上时，既可解除过充电状态。 充电时序图 3、过放电状态 当通常状态下的电池电压在放电过程中降低到VDL以下，且这种状态保持在过放电检测延迟时间（tDL）以上的情况下，放电控制用FET为OFF，会停止放电。这种状态称为过放电状态。 在过放电状态下，由于VDD－VM端子间可通过RVMD来进行短路，因此VM端子会因RVMD而被上拉。在过放电状态下如果连接充电器，当VM端子电压降低到0V（典型值）以下时，电池电压在VDL以上，解除过放电状态。VM端子电压不低于0V（典型值）时，电池电压在过放电解除电压（VDU）以上，解除过放电状态。 在过放电状态下，没有连接RVMS。 在过放电状态下，当VM端子电压上升到0.7V（典型值）以上时，休眠功能则开始工作，消耗电流将减少到休眠时消耗电流（IPDN）。通过连接充电器，使VM端子电压降低到0.7V（典型值）以下，来解除休眠功能。 在过放电状态下，即使VM端子电压上升到0.7V（典型值）以上，休眠功能也不会工作。 4、放电过电流状态 放电过电流状态有4种情况：放电过电流1、放电过电流2、负载短路、负载短路2。 （1）放电过电流1、放电过电流2、负载短路 在通常状态下的电池，由于放电电流达到指定值以上，会导致VINI端子电压上升到VDIOV1以上，且此状态持续保持在放电过电流1检测延迟时间（tDIOV1）以上的情况下，放电控制用FET为OFF，会停止放电。这种状态称为放电过电流状态。 在放电过电流状态下，VM－VSS端子间可通过RVMS来进行短路。但是，在连接着负载的期间，VM端子电压由于连接着负载而变为VDD端子电压。若断开与负载的连接，则VM端子恢复回VSS端子电压。 当VM端子电压降低到VRIOV以下时，即可解除放电过电流状态。在放电过电流状态下，没有连接RVMD。 （2）负载短路2 在通常状态下的电池，连接了能导致放电过电流发生的负载，VM端子电压上升到VSHORT2以上，且此状态持续保持在负载短路检测延迟时间（tSHORT）以上的情况下，放电控制用FET为OFF，会停止放电。这种状态称为放电过电流状态。 5、充电过电流状态 在通常状态下的电池，由于充电电流在指定值以上，会导致VINI端子电压降低到VCIOV以下，且此状态持续保持在充电过电流检测延迟时间（tCIOV）以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电。这种状态称为充电过电流状态。 断开与充电器的连接，当放电电流流动，VM端子电压上升到0.35V（典型值）以上时，既可解除充电过电流状态。在过放电状态下，充电过电流检测不发挥作用。 6、过热保护状态 当连接于TH端子的NTC热敏电阻器的温度超过过热检测温度（TTD），且此状态持续维持在过热检测延迟时间（tTH）以上的情况下，充电控制用FET和放电控制用FET都为OFF，会停止充放电。这种状态称为过热保护状态。 当NTC热敏电阻器的温度低于过热解除温度（TTR）时，解除过热保护状态。在过放电状态下，过热检测不工作。 7、电池电压监视端子（BS端子） 通过BS端子可以监视VSS端子的电位。在通常状态下，BS端子、VSS端子间通过RBSS连接。在通常状态以外时，RBSS被切断。但是，在过放电状态连接充电器时，当VM端子电压降低到0V（典型值）以下，RBSS会被连接。 8、允许向0V电池充电 已被连接的电池电压因自身放电，在为0V时的状态下开始变为可进行充电的功能。在EB+端子与EB?端子之间连接电压在向0V电池充电开始充电器电压（V0CHA）以上的充电器时，充电控制用FET的门极会被固定为VDD端子电压。 借助于充电器电压，当充电控制用FET的门极和源极间电压达到阈值电压以上时，充电控制用FET将被导通（ON）而开始进行充电。此时，放电控制用FET为OFF，充电电流会流经放电控制用FET的内部寄生二极管而流入。在电池电压变为VDL以上时恢复回通常状态。 9、禁止向0V电池充电 连接了内部短路的电池（0V电池）时，禁止充电的功能。电池电压在0V电池充电禁止电池电压（V0INH）以下时，充电控制用FET的门极被固定在EB?端子电压，而禁止进行充电。当电池电压在V0INH以上时，可以进行充电。 有可能存在被完全放电后，不推荐再一次进行充电的锂离子可充电电池。这是由于锂离子可充电电池的特性而决定的，所以当决定允许或禁止向0V电池充电时，请向电池厂商确认详细情况。 10、延迟电路 各种检测延迟时间是将约4kHz的时钟进行计数之后而分频计算出来的。备注 tDIOV1, tDIOV2, tSHORT的计时是从检测出VDIOV1时开始的。因此，从检测出VDIOV1时刻起到超过tDIOV2, tSHORT之后，当检测出VDIOV2, VSHORT时，从检测出时刻起分别在tDIOV2, tSHORT之内立即把放电控制用FET切换为OFF。 芯齐齐BOM分析 本电路通过S-82R1A电池保护IC，使用外接NTC热敏电阻器，实现了高精度过热保护电路，而且外接元器件精简。 其中，S-82R1A电池保护IC内置高精度电压检测电路和延迟电路，自带电池电压监视端子，各种检测延迟时间仅通过内置电路即可实现 (不需要外接电容)。S-82R1A工作温度范围广－40°C~+85°C， 采用HSNT-8（1616）封装，无铅（Sn 100%）、无卤素。 BOM表中，如果FET的阈值电压在过放电检测电压以上的情况下，有可能导致在过放电检测之前停止放电的情况发生，应该让阈值电压≤过放电检测电压。 电阻器中，由于过充电检测电压精度由R1 = 100Ω保证，连接其他数值的电阻会降低精度。因此，R1应以实测结果为准，定型时选择1% 精度精密电阻器。温度检测精度因NTC热敏电阻器的规格不同而有所偏差，R4选择阻值为470kΩ±1%精度的NTC热敏电阻器。

锂离子充电电池组是遥控汽车、智能机器人、无人机、吸尘机等的核心动力，电池保护是系统安全运行关键。本方案使用外接电流检测电阻实现高精度过电流保护，可用于锂离子可充电电池组、锂聚合物可充电电池组。 方案特点 本方案基于S-82A2A基于电池保护芯片，可为2节锂离子电池串联应用提供高精度过流保护。即使充放电电流值较大，也能实现高精度的过电流检测和过热保护，有助于提升智能手机和其他快速充电产品的便利性，同时实现更高的产品安全性。主要特点包括： （1）通过使用外接电流检测电阻，实现了受电池电压和温度变化影响较小的高精度过流保护。 （2）充放电过电流检测电压精度达±1.0mV，在降低电流检测电阻的同时减少了过电流检测的变化范围。 （3）充放电控制功能支持通过外部信号停止电池组的充放电操作，并且可以通过连接至PTC热敏电阻提供过热保护功能。 （4）省电功能启动后可停止电池放电，同时将保护IC的电流消耗降至最多50nA，使电池工作时所消耗的电流降至几乎为零。 2节锂离子电池保护方案额定值 本方案通过监视连接在VDD端子－VC端子间、VC端子－VSS端子间的电池电压以及VINI端子－ VSS端子间电压，来控制充电和放电。 电池电压在过放电检测电压（VDL）以上、过充电检测电压（VCU）以下的范围、VINI端子电压在充电过电流检测电压（VCIOV）以上、放电过电流1检测电压（VDIOV1）以下的范围时，充电控制用FET和放电控制用FET都为ON。这种状态称为通常状态，可自由的进行充放电。 2节锂离子电池保护方案原理图 当常态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在过充电检测延迟时间（tCU）以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电，这种状态称为过充电状态。过充电状态的解除，分为如下的2种情况： （1）如果VM端子电压在低于0.35V（典型值）的情况下，当电池电压降低到过充电解除电压（VCL）以下时，即可解除过充电状态。 （2）如果VM端子电压在0.35V（典型值）以上的情况下，当电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。 当常态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在tCU以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电，这种状态称为过充电状态。当VM端子电压在0.35V（典型值）以上，并且电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。 当常态下的电池电压在放电过程中降低到VDL以下，且这种状态保持在过放电检测延迟时间（tDL）以上的情况下，放电控制用FET为OFF，会停止放电。这种状态称为过放电状态，此时没有连接RVMS。 在过放电状态下，由于本IC内部的VDD端子－VM端子间可通过RVMD来进行短路，因此VM端子会因RVMD而被上拉。在过放电状态下如果连接充电器，当VM端子电压降低到0V（典型值）以下时，电池电压在VDL以上，解除过放电状态。VM端子电压不低于0V（典型值）时，电池电压在过放电解除电压（VDU）以上，解除过放电状态。 方案还设定有充电过电流状态、充放电禁止状态、节电状态、允许向0V电池充电、禁止向0V电池充电等状态，各种检测延迟时间是将约4kHz的时钟进行计数之后而分频计算出来的。 芯齐齐BOM分析 除了S-82A2A电池保护芯片，方案还采用了2个N沟道MOSFET，两个旁路电容和5个电阻器，BOM元器件总数10个。 其中，S-82A2A IC采用SNT-8A封装，内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于锂离子 / 锂聚合物可充电电池的保护IC，最适合于对2节串联锂离子 / 锂聚合物可充电电池组的过充电、过放电和过电流的保护。 方案BOM表之外接元器件及要求 本方案中的两个FET由用户根据终端应用确定，其阈值电压应低于实测的过放电检测电压。否则，有可能导致在过放电检测之前出现停止放电的情况。 BOM表中的过充电检测电压精度由R1 = 100Ω保证，R1应该在100-150Ω之间，连接其他数值的电阻会降低检测精度。电容器C1、C2选择X7R 二类陶瓷电容器或MLCC。