tag 标签: 电源管理

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    2020-7-23 09:21
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    电源管理简介 简介 本文是在一系列帮助用户熟悉电源管理元件之文章中的第一篇。首先,介绍不同的电源管理架构,其次,特别介绍主要的选择标准,最后提供了在线产品参数搜索和设计支持工具,有助于加速在电源管理设计时选择适当的元件。 1. 电源转换的基本需知 选择适当的电源管理元件取决于该应用的输入和输出条件。电源輸入是交流 (AC) 或直流 (DC)?输入电压是高于或低于所需的输出电压?所需的负载电流是多少?负载是否对噪声敏感,或需恒流(如LED的应用),又或是变化较大的电流? 各应用基于其特殊的需求,会选择不同电源转换元件。下图显示数个应用实例和其典型常用的电源转换元件。 图 1. 电源管理的应用实例 从上述实例可清楚知道,欲得最佳元件选择就必须考虑各种参数。以下将会详细介绍这些参数。 2. 电源管理 IC 的选用标准 下表可快速地检视一般选用低压差稳压器 (LDO) 和直流-直流切换式电压转换器产品的标准。 在设计时,首先考虑的是输入到输出的电压差 (VIN - VOUT)。在选择最佳的电源解决方案时,该应用的特殊需求,如效率、 散热限制、 噪声、 复杂度和成本等都必须考虑。 表1. 选择低压差稳压器、 降压、升压、升-降压转换器的基本标准 输入、输出关系 电路拓扑 优势 劣势 使用场合 VOUT < VIN 线性稳压器 (LDO) 简单 价格适中 低噪讯 快速 低效率 散热问题 小电流 低 VIN / VOUT 噪讯敏感应用 降压转换器 (Buck) 高效率 灵活性高 开关噪声 大电流 高 VIN / VOUT VIN 升压转换器 (Boost) 高效率 开关噪声 VIN VOUT VIN (changing VIN) 升/降压转换器 (Buck-boost) 高效率 开关噪声 输入电压既可能高于也可能低于输出 电压的应用(如电池应用) 3. 检视主要电源架构及电源管理元件 当 VOUT 小于 VIN,所需输出电流和 VIN / VOUT 比是考虑选择 低压差线性稳压器 (LDO) 或 降压转换器 (Buck) 的重要因素。 低压差线性稳压器 (LDO) 非常适合需要低噪声、低电流及低 VIN / VOUT 比之应用。其基本电路图可见图 2。低压差线性稳压器 (LDO) 藉由线性方式控制导通元件的导通,以调节输出电压。线性稳压器提供准确且无噪声的输出电压,能快速因应输出端的负载变化。然而,线性调节意谓着输入输出的电压差乘上平均负载电流就是线性稳压器导通元件所消耗的功率,即Pd = (VIN - VOUT) * ILOAD 。高VIN / VOUT 比与高负载电流都会导致过多额外的功率损耗。 图 2. 低压差线性稳压器 (LDO) 基本电路示意图 功率消耗较高的低压差线性稳压器 (LDO) 需要较大的封装尺寸,而这会增加成本、PCB 板空间和热能消耗。所以当 LDO 功耗超过 ~0.8W 时,较明智的作法是改采降压转换器作为替代方案。 在选择 LDO 时,须考虑输入和输出电压的范围、LDO 的电流大小和封装的散热能力。LDO 电压差是指在可调节范围内,VIN - VOUT 的最小电压。在微功率应用中,如需靠单一电池供电很多年之应用,LDO 静态电流 IQ 必须够低,以减少电池不必要的消耗;而这类应用就需要特殊的、具 低静态电流 IQ 之低压差线性稳压器 (LDO)。 降压转换器是一种切换式降压转换器,它可在较高的 VIN / VOUT 比和较高的负载电流之下,提供高效率和高弹性的输出。它的基本电路如图 3 所示。大多数降压转换器包含一个内部高侧 MOSFET 和一个低侧作为同步整流器的 MOSFET,借着内部占空比控制电路来控制两者的交替开、关 (ON/OFF) 以调节平均输出电压。切换造成的噪声可由外部 LC 滤波器来过滤。 图 3. 转换器基本电路示意图 由于两个 MOSFET 是交替开关 (ON 或 OFF),所以功率消耗非常小;藉由控制占空比,可以产生较大 VIN / VOUT 比的输出。内部 MOSFET 的导通电阻 RDS(ON) 决定了降压转换器的电流处理能力,而 MOSFET 的额定电压决定最大输入电压。开关切换频率与外部 LC 滤波器元件则共同决定输出端的纹波电压大小;较高开关切换频率之降压转换器所用之滤波元件可较小,但开关切换造成的功耗则会增加。具脉冲跳跃模式 (PSM) 的降压转换器会在轻载时降低其开关切换频率,从而提高轻载时的效率,此特性对需低功耗待机模式之应用是非常重要的。有些特殊降压型架构,如 ACOT®; 具有非常快的回路响应,非常适合需要非常快速的负载瞬态反应,如 DDR,Core SoC,FPGA 和 SIC 等的电源应用。 升压转换器 是用于 VOUT 高于 VIN 之应用。基本电路图如图 4 所示。升压转换器将输入电压升至较高的输出电压。其操作原理是经由内部 MOSFET 对电感器充电,而当 MOSFET 断路时,透过至负载端之整流器将电感放电。电感充电转为放电会使电感电压变为反向,从而升高输出电压使之高于 VIN。 MOSFET 开关的 ON/OFF 占空比将决定升压比 VOUT / VIN,并且反馈回路也控制占空比以维持稳定的输出电压。输出电容是缓冲元件,用来减小输出电压连波。 MOSFET 电流绝对最大额定值和升压比一起决定最大负载电流,而 MOSFET 电压绝对最大额定值决定最大输出电压。有些升压转换器则会将整流器以 MOSFET 整合于内部,达到同步整流之功效。 图 4. 升压转换器基本电路示意图 升-降压转换器用于输入电压可能会改变,可低于或高于输出电压之应用。如图 5 所示的升-降压转换器中,当 VIN 高于 VOUT 时,四个内部的 MOSFET 开关将自动配置成降压转换器,而当 VIN 低于 VOUT 时则转为升压操作模式。这使得升-降压转换器非常适合以电池作为供电之应用,特别是当电池电压低于调节输出电压值时,得以延长电池使用时间。因为四开关升-降压转换器是完全同步的操作模式,故可达较高的效率。降压模式时的输出电流能力比升压模式时为高;因为在相同的负载条件下,升压模式和降压模式相比之下,前者需要较高的开关电流。 MOSFET的电压绝对最大额定值将决定最大输入和输出电压范围。在输出电压不需要参考接地的应用中,如LED驱动器,可使用只有单开关和整流器的升-降压转换器。而在大多数情况下,输出电压是参考到VIN。 图 5. 有四个内部开关的升-降压转换器 多数的电源管理元件都是使用上述四个转换器架构其中一种。 采用内部或外部的MOSFET? 10A)的应用,通常都会使用外部的开关 MOSFET,并且配合使用 降压控制器 或 升压控制器 。这类配置方式通常都是用在输出功率超过 25W 的功率转换器。 25A 的降压应用多使用 多相位降压控制器 ,即不同的相位阶段分享同一电流。具非常高切换电压的电路,例如从 AC 线电压供电的应用电路中,通常会采用的控制器是使用外部、耐高压的MOSFET。(例如 反激式控制器 和 PFC 控制器 ) LED 驱动器 调节的是稳定输出电流,而不是稳定输出电压,因为LED特定的光输出是完全由电流来决定。大多数高亮度LED 的正向电压是 3〜3.5V;而根据输入电压和 LED 串中 LED 的数量,转换器可以是降压,升压或升-降压型(例如,某些应用甚至需要配合不同的 LED 串)。 LCD 背光系统 须驱动大量的 LED,因此会使用到多串型 LED 驱动器。某些离线式 LED 驱动器则会使用 线性 LED 驱动器 的架构。大多数 LED 驱动器还包括调光功能,以便能够控制输出电流,并进而控制 LED 的光输出。 图 6. LED 驱动器基本电路 选择适当的 LED 驱动器的主要考虑因素是输入电压,LED 串电压和 LED 串电流,单/多串 LED 灯和是否调光。从交流线路供电的 LED 驱动器 中,重要的是要先知道该电路是否需是隔离式的或非隔离式的,及 LED 驱动器是否需要满足功率因数 (power factor) 和总谐波失真率 (THD) 的要求。 保护功能 安全性和可靠性是电源供应器需特别注意的。大多数转换器都包括保护功能,使其能在负载过大或工作温度过高的情况下,将电源供应器安全地关闭。 功率开关 可用来控制电源轨是否接通于电路。其基本电路如图 7 所示。EN接脚用于启动由 MOSFET 所构成的导通元件,它所具有之特殊井状结构可阻挡通过本体二极管的反向电流。当输出电流超过限流门坎值时,电流限制电路会将开关打开(Open)。当任何保护功能被启动时,则 FAULT 脚会被拉至低电位,并且以此信号来告知系统故障已发生。功率开关通常也被用于保护 USB 接口,因通常 USB 对电流的需要求最大,也必须有短路保护。功率开关主要的选择标准是电流限制值的大小,不论电流限制是恒定或可调的。 图7. 搭配不同保护功能的功率开关 供应器的监控 IC 会监控电源过压或欠压的情形。图 8 显示一个典型的电源监控器侦测电源欠压的情形。当电源低于特定电压时,IC 将启动重置 (RESET) 信号。这个信号被用来重置由同一电源供电的 MCU,以避免任何可能由 MCU 电源电压过低而造成的数据损坏。当电源电压回复到正常水平,监控 IC 将延迟一段时间后回复重置信号,以确保 MCU 正确初始化。有些监控 IC 也有可外部控制的重置接脚,借着外部重置开关来重置 MCU。 监控IC的选择标准是电压门坎值,重置延迟时间,开路汲极式或推挽式输出,和是否可外部控制的重置功能。 图8. 电源监控 IC 侦测电源欠压状态 电池充电器 IC 可于应用中针对特定的电池提供正确的充电电流和电压。目前大多数电池充电器是为锂离子电池所设计的,因为是手持装置最常用的。电池充电器会量测电池充电电流和电池电压,并控制 MOSFET 的导通,以按所要求的电池充电操作模式来提供充电电流:预充电 - 恒流 - 定电压 - 电流截止。最大充电电流可以透过一个外部电阻进行调整;置于电池附近的热敏电阻 NTC 会将电池的温度讯息送至充电器。充电状态接脚则显示充电状态。大多数适用于单节锂离子电池的 线性充电器 是使用 5V 电源并适合 1A 以下的充电电流,该充电器较适合不超过 1Ah 电池容量的电池。大容量电池的充电则是需要较高的充电电流;在这种情况下,就必须选择 开关式充电器 (降压架构)。有些电池充电器包含电源路径控制,使系统能透过适配器或电池供电。电池充电器可以在线性/切换式架构,单/双输入,恒定/可调节的电流,有/无 NTC 感测,适配器输入电流限制及自动电源路径等中作适当的选择。 图 9. 线性电池充电器之基本电路 AC / DC 反激式控制器 用于需将 AC 线电压转为一个稳定、隔离的电源电压之应用。图 10 所示为一个基本的反激式电源。首先将 AC 线电压整流成一个高直流电压。反激式电源和单开关升-降压转换器的工作原理类似,只不过当中的电感被分开,如同形成一个变压器。反激式控制器会控制耐高压开关 MOSFET Q1 的导通 (ON) 时间,然后藉由电流流过初级绕组,储存变压器的磁能。当开关 MOSFET 断路 (OFF) 时,变压器的能量就转移到次级绕组,并进而对输出电容进行充电。变压器使初级(热)侧和次级(冷)侧之间达到隔离的目的。透过电阻网络感测次级输出电压,再将它与参考电压进行比较,并藉由一个光耦合器将调节用的反饋信号传回初级侧控制器,而控制器调整 MOSFET 的导通时间 (ON) 以保持次级稳定输出电压。反激式控制器是由变压器的辅助绕组供电。反激式电源可以用于广泛的应用中,从微小的充电器适配器到高达 100W 较大的主电源。在待机模式需低输入功率的应用中,必须尽可能减少功率元件的开关损耗。大多数反激式控制器可以在轻载情况下,切换至特殊丛发操作模式以减低切换造成的损耗。反激式控制器的其他重要特点还有各种保护模式、抑制 EMI 的功能和快速启动所需的高电压启动电路等。在低功率,如充电器的适配器之应用中,所使用的反激式控制器往往是使用初级侧调节 (PSR) 的反饋方式:这些控制器不需次级侧的光耦合器和反饋网络;它们透过辅助绕组感测开关电压,并且从辅助绕组的开关波形和初级侧电流而得到次级输出电压作为反饋。 图 10. 基本 AC/DC 反激式电源 功率绝对最大额定值大于 75W 的电源供应器(如开架式工业电源)需要满足功率因数的要求,所以会加 PFC 升压转换级作预处理。 此 PFC 升压转换级会使用 PFC 控制器 ,来控制输入电流,以满足功率因数及电流谐波的要求。 许多 隔离、离线式 LED 驱动器 也采用反激式架构;为能精确控制 LED 电流且不用光耦合器,这类 LED 反激式控制器会用初级侧检测方式以控制次级绕组的电流。交流供电之 LED 照明应用对功率因数 (PF) 和交流线电流谐波都有较严格的要求,所以大部分脱机反激式 LED 控制器还需具备达良好功率因数和低 THD 之特性。 来源:立锜科技电子报
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    2015-12-7 10:13
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      电池技术不出现革新,手机硬件的提升有限。而电池的技术突破已经达到临界点,但是就是突破不了,电池技术的革新才会带来真正的续航能力提升,也只有电池技术革新后,手机硬件才会得到质的提升。看来短时间内,想要保障手机续航,随时随地带着移动电源才是比较靠谱的。   有网友提问,“一直在疑惑,目前各类移动计算设备的续航,是保持性能降低功耗难,还是提高电池容量难?”   智能手机发展到现在,已经是人们生活中的必备的设备,手机不再是功能单一的通信设备,智能机的出现也给人们的生活带来了极大的便捷,但是手机待机的时间短也是手机中致命的弊端。   锂电池发展至今在技术上面还有很多难题没有攻克,电池技术的革新目前还是遥遥无期,也让很多的厂商不停的在硬件上进行技术创新,降低功耗也是目前突破的难题。   那么目前到底是保持性能而降低功耗的技术难,还是提高电池容量难这个问题也让一些网友疑惑,小编今天就简单解答一下这个问题。   首先是硬件降低功耗的问题,硬件目前耗电量大户集中在屏幕、网络链接以及触摸屏,而CPU的耗电量集中在满载的情况。   先说屏幕吧,不管手机使用的是哪种屏幕,其屏幕不管是什么技术,其耗电量永远排在手机功耗的首位,但是手机屏幕革新的技术还在发展中,距离真正能够达到可视的功耗节省还有很长的路要走,而关于网络链接的射频芯片技术虽然不断的突破,但是还达不到真正能给电池带来节能的效果,而CPU在满载的情况下也是手机的耗电大户。   其实目前的手机CPU的还不能满足手机的需求,CPU制程纳米工艺不足,也就会导致手机发热,高功耗的原因,晶体管的尺寸越小,管子沟道缩小,电流流过的时间就会降低,CPU的性能会得到突破性的提升,电路的功耗也会降低,手机发热问题就不会出现,这是目前手机硬件方面降低功耗的几大问题。   然后就是锂电池技术的革新,这个问题一直是所有手机永远的痛,电池的主流是聚合物锂电池芯,以石墨作为负极,石墨碳负极的电池能量密度达到600WH/L已经到达极限,而目前的电池突破方向之一是通过硅负极来代替石墨负极是电池的能量密度达到质的提升,但是这项技术一直因为种种原因无法突破,面对的不单单是提升电池密度的问题。   使用硅负极后,安全,膨胀,循环等等性能指标问题也让目前电池一直处于停滞不前,而其他的电池革新技术,离子技术等等现在看来都太科幻,虽然小编也在期待,但是电池革新的技术就像泷泽萝拉的两个鼻孔一样,看似那么的接近,却是遥不可及。   相比而言的话,手机硬件保持性能并且降低功耗与手机电池的革新这两个都是难啃的骨头,哪个都不是好伺候的主,硬件功耗的降低再降低也无法得到真正让手机达到真正的超长时间待机,但是手机降低功耗并保持性能是可行的,但是涉及的硬件突破技术有点多,不单单是CPU降低功耗就可以了,并且手机硬件很多技术无法突破也是卡在电池续航能力这道关口。   也就是说,电池技术不出现革新,手机硬件的提升有限。而电池的技术突破已经达到临界点,但是就是突破不了,电池技术的革新才会带来真正的续航能力提升,也只有电池技术革新后,手机硬件才会得到质的提升。在电池技术和手机硬件革新之前,亲们可别忘记随身带着移动电源啊! 致尚微电子 微信公众号:cnzasem
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    2015-11-6 11:48
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      移动备用电源解决了数码产品户外用电供电的需求,以大自然可再生能源转换储能或家用电储能解决移动数码产品户外断电、供电问题。产品特点以轻便、高效、多样化为主。 一、便携式太阳能备用电源设计方案要求   便携式太阳能备用电源以太阳能为转换来源,将太阳能转换成电能,将电能通过锂电池进行存储,以达到移动数码产品户外供电的目的。整个产品采用单节大容量锂电池作为储能装置,充电采用双层充电模式:即太阳能板接收太阳光充电、充电器充电双向充电模式。输出采用5V输出。最大输出电流可达到2A,可以满足相关数码产品供电需求。精确的LED电量显示,时时有效地将电池的剩余电量按精确的百分比以LED亮灯的形式展示给用户,以达到高效直观的目的。 1、锂电池组型号设计要求:6535134/3.4Ah/3.7V 2、太阳能板转化参数:5V/350mA 3、保护电路部分设计要求:   1)单节过充保护电压:4.35±0.25V   2)单节过充恢复电压:4.15±0.50V   3)单节过放保护电压:2.40±0.08V   4)单节过放恢复电压:3.00±0.10V   5)过流保护值(10ms):5~8A   6)过温保护值(可恢复):70±5度   7)成品电池还具备短路、反充保护 4、电池循环寿命设计要求:300~500次(国标充放电标准) 二、便携式太阳能备用电源设计方案   1、保护模块(Protection IC):主要对可充电锂电池组进行设计的保护线路,由于锂电池本身的化学特性,需要提供过充、过放、短路、过流等保护功能。以避免引起燃烧、爆炸等危险。   2、降压模块部分:太阳能板(5V/350mA)、5V充电器输入降压模块,针对锂电池特性,实现具体预充、恒流、恒压充模式的降压充电功能。   3、升压模块部分:采用稳压5V输出电路,最大输出电流可达到2A。   4、充电器模块部分:采用通和充电器5V/1.5V。   5、LED显示部分:采用电压比较对电池电量进行表示。   6、太阳能板部分:将太阳能转化成电能,输出参数为5V/350mA。   7、锂电池芯:PL6535134/3.4Ah/3.7V(ATL)。   8、便携式太阳能备用电源设计方案结构图: 致尚微电子 微信公众号:cnzasem
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    2015-11-5 13:55
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      在日常生活中,人们对电子设备的依赖越来越严重,电子技术的更新换代,也同时意味着人们对电源的技术发展寄予厚望,下面就为大家介绍电源管理技术的主要分类。   电源管理半导体从所包含的器件来说,明确强调电源管理集成电路(电源管理IC,简称电源管理芯片)的位置和作用。电源管理半导体包括两部分,即电源管理集成电路和电源管理分立式半导体器件。   电源管理集成电路包括很多种类别,大致又分成电压调整和接口电路两方面。电压凋整器包含线性低压降稳压器(即LOD),以及正、负输出系列电路,此外不有脉宽调制(PWM)型的开关型电路等。因技术进步,集成电路芯片内数字电路的物理尺寸越来越小,因而工作电源向低电压发展,一系列新型电压调整器应运而生。电源管理用接口电路主要有接口驱动器、马达驱动器、功率场效应晶体管(MOSFET)驱动器以及高电压/大电流的显示驱动器等等。   电源管理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件,可将它分为两大类,一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型,包含功率双极性晶体管,含有MOS结构的功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。   在某种程度上来说,正是因为电源管理IC的大量发展,功率半导体才改称为电源管理半导体。也正是因为这么多的集成电路(IC)进入电源领域,人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。   电源管理半导体本中的主导部分是电源管理IC,大致可归纳为下述8种。   1、AC/DC调制IC。内含低电压控制电路及高压开关晶体管。   2、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器,以及电荷泵。   3、功率因数控制PFC预调制 IC。提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。   4、脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制IC。为脉冲频率调制和/或脉冲宽度调制控制器,用于驱动外部开关。   5、线性调制IC(如线性低压降稳压器LDO等)。包括正向和负向调节器,以及低压降LDO调制管。   6、电池充电和管理IC。包括电池充电、保护及电量显示IC,以及可进行电池数据通讯“智能”电池 IC。   7、热插板控制IC(免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响)。   8、MOSFET或IGBT的开关功能ic。   在这些电源管理IC中,电压调节IC是发展最快、产量最大的一部分。各种电源管理IC基本上和一些相关的应用相联系,所以针对不同应用,还可以列出更多类型的器件。   电源管理的技术趋势是高效能、低功耗、智能化。   提高效能涉及两个不同方面的内容:一方面想要保持能量转换的综合效率,同时还希望减小设备的尺寸;另一方面是保护尺寸不变,大幅度提高效能。   在交流/直流(AC/DC)变换中,低的通态电阻,符合计算机和电信应用中更加高效适配器和电源的需要。在电源电路设计方面,一般待机能耗已经降到1W以下,并可将电源效率提高至90%以上。要进一步降低现有待机能耗,则需要有新的IC制造工艺技术及在低功耗电路设计方面的突破。 致尚微电子 微信公众号:cnzasem
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    2015-11-3 14:17
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      上周四,英国剑桥大学研究人员公布的一份文件显示,他们已经开发出了一种锂空气电池,成功解决这种技术中的部分实际问题——尤其是化学上的不稳定问题。在此之前,由于这种化学上的不稳定,锂空气电池会显示出性能迅速衰退的现象。他们所研制出的锂空气电池具有较高的能量密度,并且能够循环充电2000次以上。该电池在理论上的能源使用效率超过90%。   没有哪位化学家或工程师会说,锂离子电池是完美的。随着电动汽车的越来越普及,研究人员也开始将精力集中在研究锂空气电池上。因为锂空气电池比锂离子电池轻得多,更轻的汽车意味着更长的续航里程。可以肯定的是,锂空气电池在理想情况下具有更高的能量密度。理论上说,只有这种电池能让电动汽车在不必携带巨大而笨重的电池组的情况下,拥有可媲美汽油车及柴油车的续航里程。 仍需10年才能投入商用   在一份新闻稿中,剑桥大学的科学家们表示,虽然他们的研究已经成功克服了锂空气电池技术中最大的障碍,但是将锂空气电池用于商业用途至少还需要10年的时间。   锂空气电池的基本化学原理十分简单。放电时,从负极出发的锂离子在正极与空气中的氧气反应,产生一种叫过氧化锂的固体产物,填充于碳电极的孔隙中。充电时,化学过程逆转,过氧化锂被分解释放氧气。   锂空气电池的原型其实在很早之前就已经被成功制造了出来,该电池的蓄电能力理论上是目前市场上锂离子电池的10倍,而由于锂金属在化学上具有极其不稳定性,实际应用时存在多个重大缺陷。如何可靠地令上述反应在许多周期内反复发生,则是该技术面临的最大挑战。   电池的反应产物过氧化锂及反应中间的产物超氧化锂都有较高的反应活性,会分解电解液,因此几个充放电循环后电池电量就会急剧下降,电池寿命较短;由于过氧化锂导电性能差,充电时很难分解,需要很高的充电电压,这还会导致分解电解液及碳电极等副作用。   放电时,过氧化锂会堵塞多孔碳电极,导致放电提前结束;充电时,锂金属负极表面会呈树枝状向正极生长,最终可能导致短路,存在安全隐患;锂金属与空气中的水蒸气、氮气、二氧化碳都会发生反应,导致负极材料消耗,最终使电池失效。 化学稳定性得到提升   剑桥大学的研究人员改用多层次的大孔石墨烯作为正极材料,利用水和碘化锂作为电解液添加剂,最终产生和分解的是氢氧化锂,而不是此前电池中的过氧化锂。氢氧化锂比过氧化锂要稳定,大大降低了电池中的副反应,提高了电池性能。其中碘化锂除了帮助分解氢氧化锂外,似乎还起到了保护锂金属负极的作用,使电池对于过量的水有一定的免疫性。没有它,同量的水会直接使电池失效,完全无法充放电。由于石墨烯氧化物具有多孔性,研究人员估计这种电池可循环超过2000次。   研究人员在新闻发布会上表示,他们将锂空气电池中的电压间隙降低到了0.2V,成功提高了电池性能和效率。他们所开发出的锂空气电池模型蓄电能力约为3000瓦时/千克,是现有锂离子电池的约8倍,可循环充放电上千次,首次循环充放电效率高达93%,即充入电池中93%的能量在放电时都能被使用。 仍有技术难关需攻克   但当前锂空气电池仍然存在一些问题。电压间隙的减小以及石墨烯氧化物电极的大容量导致其只能容纳较小倍率的充放电,位于电池负极的金属锂有时仍会形成影响电池性能的树突。而且,正如我们在前文中所提到的,空气里不仅仅有氧气,在空气中的其他的化合物也可能导致锂空气电池不稳定。   而这些问题的尚未解决,也意味着锂空气电池目前还是不能真正的投入商用。研发新的电池技术是很容易的,但是要将其真正投入使用还是需要攻克许多技术上的难关。研究人员表示他们目前正与多家公司合作,力求尽快推进这项技术。 致尚微电子 微信公众号:cnzasem
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