锂电池具有工作电压高,比能量高,工作温度范围宽,放电平稳等优点,是近年来化学电源研究的重点。关于锂电池的研究开始于五十年代末,其发展经历了锂一次电池,金属锂二次电池,和锂离子二次电池三个阶段.
锂一次电池通常直接以金属锂作为负极,根据电解液的类型和所采用的阴极材料,可分为可溶性阴极电池(如Li/SO2,Li/SCC12和Li/S02C12等)、固体阴极电池(如Li/Mn02,Li/(CF)。和LifCuO等),固体电解质电池(如Li/LiI/I2(P2VP))和熔融盐电解质电池(LiA1/LiC1-KC1/FeS2)四大类。
自从进入20世纪以来,便携式电子设备被设计得越来越小,更轻、更小、使用持续时间更长的可充电电池的需求量也随之增长。尽管锡镍电池为满足这方面的要求已作了大量的工作,但是它在能量方面的性能已经达到了极限,况且它对环境的影响很大。因此需要发展一种新颖的电化学电池。八十年代以来,以金属锂做阳极、采用无水电解液的原电池已经成功地介入市场。同普通的采用含水电解液的干电池比较,它们具有显著的特点:1)高电压;2)高比能量(包括体积比能量和重量比能量);3)低自放电率;4)广阔的反应温度范围。因此,作为高比能量电池的候选者,锂电池引起了人们越来越多的关注。
(1)锂电池供电电压高,一般为3.6V,约为镍镉电池、镍氢电池电压的3倍。对于供电电压要求较高的电子设备,电池组所需串联电池数也可大大减少。因此组合使用的锂电池容易获得更高的电压。
(2)比能量高,即同重量的锂电池提供的能量比其它电池高。锂电池的比能量一般为镍镉电池、镍氢电池的2~3倍。因此有利于便携式电子设备小型轻量化。
(3)无记忆效应。镍镉电池、镍氢电池都有记忆效应,必须进行定期放电,否则就会因记忆效应导致电池失效。而锂电池无记忆效应,不必理会残余电量的多少,可直接进行充电。这样就使锂电池效能得到充分发挥。
(4)使用寿命长。锂电池采用碳负极,在充放电过程中碳负极不会生成金属锂,从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前,锂电池的循环寿命可达5000次以上,远远高于其它各类电池。
(5)工作环境温度范围宽,一般可在一30℃川0℃之间工作,具有优良的高低温放电性能。
(6)自放电率低。自放电率又称电荷保持率,是指电池放置不用时自动放电的多少。锂电池的自放电率为2%~5%,镍镉电池在25%~30%之间,镍氢电池在30%~35%之间。因此,同样环境下锂电池保持电荷的时间最长。
(7)锂电池不含任何汞、镉等有毒元素,是真正的绿色环保电池。
基于以上优点,锂电池被广泛应用在便携式电子设备中。而另一方面,锂电池因其能量密度高,使得难以确保电池的安全性。具体而言,在过充电状态下,电解质会被分解,使得电池内部的温度和压力上升;在过放电状态下,负极中的电解材料——铜会熔化而造成内部短路,使温度升高:在外部电路短路或放电电第一章绪论3流过大时,由于高内阻的特性,电池内部功率消耗增加,温度也会上升,可能引起电解液的氧化或分解,导致锂电池寿命缩短。除此之外,假若锂电池进行过度的放电,则会使电池内的电解液产生变化,可循环充电的次数会因此而减少,进而影响锂电池的使用寿命。
由于锂电池存在上述所分析的缺点,在锂电池的应用中必须加上保护电路。保护电路的基本功能也要和上述缺点相对应,于是我们要求锂电池电源保护芯片要能实现以下几个最基本的功能:过充电保护、过放电保护、过电流保护以及短路保护。由以上锂电池的应用要求可知,为提高锂电池的使用寿命并保证电池的安全使用,锂电池保护电路需要具有以下功能:
(1)如果充电电压超过电池允许的最大值,能够提供电池放电回路。
(2)如果放电电压低于电池允许的最小值,能够提供电池充电回路。则切断电池与外部电路的连接,并且则切断电池与外部电路的连接.
(3)如果电池的充、放电电流大于极限值,则切断电池与外部电路的连接。
(4)当电池回复正常状态后,保护电路应能相应的解除保护状态,使电池能够继续正常工作。
温馨提示:
1、锂电池长时间存放不用,应保持50%-60%荷电态,每3个月应进行一次补充电,每半年应进行充放一次。
2、在运输过程中,应注意防潮、防湿,避免挤压、碰撞等,以免电池损坏。
3、禁止在高温下(炙热的阳光下或很热的汽车中)使用或放置电池,否则可能会引起电池过热、起火或功能失效、寿命减短。
4、禁止存放在强静电和强磁场的地方,否则易破坏电池安全保护装置,带来不安全的隐患。
5、如果电池发出异味、发热、变色、变形或使用、贮存、充电过程中出现任何异常,立即将电池从装置或充电器中移离并停用。
6、废弃之电池应用绝缘纸包住电极,以防起火、爆炸。