锂离子电池基本知识

一．电池常规知识

目录

1.什么是电池？

2.一次电池和二次电池有什么区别? 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 4、什么是Li-ion电池？ 5、Li-ion电池的工作原理？ 6、Li-ion电池的主要结构。 7、 Li-ion电池的优缺点。

8、 Li-ion电池安全特性是如何实现的？

9、什么是充电电压？额定容量？额定电压？终止电压？

10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？

1、什么是电池？

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电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池

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电压各有不同。

2、一次电池和充电电池有什么区别?



电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之间所发生的反应是可逆的。

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理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用，应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又称为二次电池。

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另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负载能力相对要小。



二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着近几年的发展，具有高能量容量。



不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的自放电率都很小。

3、充电电池是怎样实现它的能量转换？

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每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，

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在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上。



Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为3.6—3.8V。他的放电电压会随放电的深度而逐渐下降。 4、什么是Li-ion电池？

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Li-ion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，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属。负极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。



Li-ion的正极材料是氧化锂钴，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，所以人们称之为Li-ion。 5、Li-ion电池的工作原理是什么？



工作原理即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，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Li-ion的充放电过程

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中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。 6、公司Li-ion电池的主要结构是怎样的？

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Li-ion电池主要有以下几部分组成:

1） 钢壳电池： 电池上下钢质盖板，直通钢质壳身，铝质铆钉； 铝壳：铝质顶板，铝质壳身，钢质铆钉。 2） 正极——钴酸锂的活性物质及铝质基体； 3） 隔膜——一种特殊的复合有机膜； 4） 负极——活性物质为碳，铜质基体； 5） 一定比例有机物组成的电解液体系。 7、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？

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Li-ion电池具有以下优点：

1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V；

2）比能量大。目前邦凯钢壳电池能达到的实际比能量为100-115W.h/kg和240-253W.h/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH），随着技术发展，比能量可高达150W.h/kg和400W.h/L

3）循环寿命长。一般均可达到500次以上，甚至1000次。 4）安全性能好，无公害，无记忆效应。作为Li-ion前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域；Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素；部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion不存在这方面的问题。 5）自放电小

室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

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Li-ion也存在着一定的缺点，如：

1） 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。

2） 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大，故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。 3） 需要保护线路控制。

A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；因电池在充电过程中电压会不断上升，故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；

B、 过放保护：过放会导致大量活性物质容量不可逆而大量衰减，故也需要有保护线路控制。 8、锂离子安全特性是如何实现的？

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为了确保Li-ion安全可靠的使用，人们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计，以达到电池安全考核指标。 1） 各种环境滥用测试

进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验，考察电池在实际使用环境下的性能情况。隔膜135℃自动关断保护

2）采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下，PE复合膜两侧的膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。 3）向电解液中加入添加剂

在电池过充，电池电压高于4.2V的条件下，电解液添加剂与电解液中其他物质聚合，电池内阻大幅增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。

9、什么是充电电压？额定电压？终止电压？

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a) 充电电压

按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。

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我公司的充电电压为4.2V。 b) 标称电压

用以表示电池电压的近似值。 c) 终止电压

规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V（锂离子单体电池的串联只数用“n”表示）。 10、Li-ion电池铝壳和钢壳电池比较它们的区别有哪些？ 同型号的铝壳电池重量较钢壳轻。 铝壳电池的容量稍高。

由于钢壳和铝壳的内部结构不同，所以壳体表现出来的正负极也存在着差别，钢壳电池的外壳为负极，顶部为正极；铝壳电池的正好相反，外壳为正极，顶部为负极。 两种型号电池在内阻和电压方面没有很大分别。 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？

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 目前镍镉、镍氢、锂离子充电电池大量应用于各种便携式用电设备（如笔记本电脑、摄像机和移动电话等）中，每种充电电池都具有自己独特的化学性质。镍镉和镍氢电池之间主要差别在于：镍氢电池能量密度比较高。与相同型号电池对比，镍氢电池容量是镍镉容量的二倍，这意味着在不为用电设备增加额外重量时，使用镍氢电池能大大地延长设备工作时间。镍氢电池另一优点是：大大减少了镍镉电池中存在的“记忆效应”问题，从而使得镍氢电池可更方便地使用。镍氢电池比镍镉电池更环保，因为它内部没有有毒重金属元素。



Li-ion也已经快速成为便携设备的标准电源，Li-ion能提供和镍氢电池一样的能量，但在重量方面则可减少大约35%，这对于象摄像机和笔记本电脑之类的用电设备来说是至关重要的。Li-ion完全没有“记忆效应”和不含有毒物质的优点也是使它成为标准电源的重要因素。

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二．电池性能术语（一）

目录

1、为什么恒压充电电流会逐渐减少？ 2、什么是电池内阻? 3、什么是电池的容量？

4、什么是开路电压？什么是工作电压？ 5、什么是（充放电）倍率？什么是时率？ 6、什么是自放电率？ 7、什么是放电平台？

1、为什么恒压充电电流会逐渐减少？

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因为恒流过程终止时，电池内部的电化学极化仍然保持再整个恒流中相同的水平，恒压过程中，在恒定电场作用下，内部Li+的浓差极化在逐步消除，离子的迁移数和速度表观为电流的逐渐减少。

2、什么是电池内阻？ 

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。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用

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专用内阻仪测量，才能确保所得到的值的精确度。

3、什么是电池的容量?怎样计算？影响电池容量的有哪些因素？  

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）。  

容量常见单位有：mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。

影响电池容量的因素主要有两个方面：一是活性物质的重量；二是活性物质的利用率。活性物质的利用率包括A、活性物质的活性：残余电化学反应的能力，与其晶形结构、制造方法和含杂质多少有关；B、电极和电池的结构：成型方法、极板孔径、厚度、真实表面积大小；C、电解液的组成；D、制造工艺；E、放电制度（T放、I放、V终） 4、什么是开路电压？什么是工作电压？ 

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，Li-ion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。Li-ion的放电



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工作电压在3.6V左右。 5、什么是放电平台？ 

放电平台是指在电池任何倍率的电流下恒压充到电压为4.2V，并且充电电流小于0.01C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。 因一般使用锂离子电池的用电器的工作电压都要求在3.6V以上，如果低于这个值，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。 6、什么是（充放电）倍率？时率？ 

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，它在数值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh，则600mAh为1C（1倍率），300mA则为0.5C，6A（6000mA）为10C，以此类推。

时率又称小时率，是指电池以一定的电流放完其额定容量所需的小时数。如电池的额定容量为600mAh，以600mA的电流放完其额定容量需1小时，故称600mA的电流为1小时率，以此类推。

7、什么是自放电率？ 

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。

注：电池100%充满电开路搁置后，一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定Li-ion后在20±2℃条件下开路搁置28天，可允许电池有的容量损失。

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三．电池性能术语（二）

目录

1、什么是内压？

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2、为什么要储存电池后才能包装出货？ 3、什么是化成,为什么要化成？ 4、什么是分容？

5、什么是Li-ion充/放电的仲裁制式制度？ 6、什么是充电效率？什么是放电效率？ 7、 如何计算Li-ion电池的放电容量？ 8、手机电池的待机时间是如何衡定的? 9、锂离子电池的主要制造过程是怎样的？ 1、什么是内压？



指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶剂分解产生的气体于电池内聚集所致。 

高倍率的连续过充，会导致电池温度升高、内压增大，严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响，如漏液、鼓底；电池内阻增大，放电时间及循环寿命变短等。 

Li-ion任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至

爆炸。故Li-ion在充电过程中需采用恒流恒压充电方式，避免对电池产生过充。

2、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货？



电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一定时间的储存后，允许电池的容量及内阻有一

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定程度的变化。经过了一段时间的储存，可以让内部各成分的电化学性能稳定下来，可以了解该电池的自放电性能的大小，以便保证电池的品质。

3、什么是化成，为什么要化成？  

组装后的电池，被给予一定的电流，使得电池正负极活性物质被激发，最后使电池具有放电能力的电化学过程称为化成； 因为电池只有经过化成后才能够用来作为电源使用，所以需要化成。

4、什么是分容？



电池在制造过程中，因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致，通过一定的充放电制度检测，并将电池按容量分类的过程称为分容。

5、什么是锂离子的检验仲裁充/放电制式?



仲裁充电制式 在给Li-ion充电的各种方法中，检验的仲裁充电制式是指在环境温度20℃±5℃的条件下以0.2C充电，当电池端电压达到充电电压时，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01C，最长时间不大于8h停止充电。 

仲裁放电制式 仲裁放电制式是指在环境温度20℃±5℃的条件下以0.2C放电，直至电池端电压达到放电电压。

6、什么是充电效率？什么是放电效率？



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

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低。温度越低，放电效率越低。

7、如何计算Li-ion电池的放电容量？



在没有特别指明的情况下，电池放电容量均是指在一定倍率的恒流下放电至2.75V时所持续的时间。电池在不同温度下的放电容量均可根据该电池的放电时间(T)和放电电流(I)来计算的公式位： C(mAh)=I(mA)*T(h)。 

以公司的产品为例如，一只BK033555额定容量为550mAh的电池在常温下用恒流0.5C5A(275mA)放电，由4.2V放电至2.75V时所持续的时间为125min，利用以上的公式计算它的放电容量(C))应是：放电电流I(275mA)*放电时间125/60(h)=572mAh， 由此得出该电池的放电容量为572mAh。

8、手机电池的待机时间是如何衡定的?



厂家在测试电池的充放电性能时，电池处于连续放电的状态，如0.5C放电至2.75V时，放电时间为120min，当消费者在使用手机的过程中，只有在播出或接进电话时，才会有较大电流(电流的大小随厂家的电路设计而各有不同)消耗电池中储存的化学能。在开机但没有使用的情况下，虽然电路中也有对电池能量的消耗，但电流相对很小，所以0.5C下120min的放电时间分批分期的使用，品质较好的电池可能会出现待机3天，甚至5天时间的情况。

9．锂离子电池的主要制造过程是怎样的？

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Li-ion电池的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

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1）配料

用专门的溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。

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2）涂膜

将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。

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3）装配

按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，在经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。

 

4）化成

用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池。

四．其他参考资料（电池块部分

目录

1、电池块的内阻受哪些因素影响？ 2、PCB有哪几种？

3、什么是Li-ion电池保护IC？ 4、IC有哪些主要技术指标？ 5、Li-ion的PCB能互换吗？ 6、什么是NTC热敏电阻？

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7、什么是PTC热敏电阻？ 8、为什么Li-ion需保护电路？ 9、什么是NTC热敏电阻？ 10、手机电池块保护线路板原理。 1、电池块的内阻受哪些因素影响？

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电池块的内阻总是小一些好。因为内阻小，意味着使用过程中电池块本身消耗的能量小，也意味着可向外输出的电能就多，反之亦然。电池块的内阻主要由四部分组成，举例如下： A、Li-ion的内阻。该值随电池型号而异，一般在30~50m之间，且随着电池容量的饱和度而略有差异。

B、PCB板上的MOS FET的内阻。由于板上两只MOS FET是串联使用的，所以，计算时应把两只管子的内阻都算上。一般的是20m/只。

C、可恢复保险丝的电阻。该值随所用的型号及电流而异，一般为30~50m之间。

D、接线电阻。这部分包括弹簧片接触电阻、电池与PCB板连接的Ni带的电阻、PCB板印制电路的电阻。三部分加起来约有30m左右。

现以公司063048为例说明如下：

A、电池：063048——30-50 m，以40 m计 B、MOSFET：uPA1870——两管40 m C、可恢复保险丝VIP210——30 m D、接线——30 m

则该电池块总内阻约为：40+40+30+30=140 m2、PCB有哪几种？ 

根据所适用的电池数量来分，有适合一节Li-ion使用的PCB板，当然也就有适合两节、三节、四节Li-ion使用的不同的PCB板。值得注意的是，由于不同的制造商生产的Li-ion特性各不相同，

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各公司按各自电池的特性设计出的单节Li-ion电池PCB板是不能互换使用的。也就是说对不同的公司生产的Li-ion产品，PCB板是没有通用性的。 

按照PCB板的材料划分，则有两种。一种是普通的玻璃纤板也称硬板，另一种是柔性电路板。 

硬板的板基材料是玻璃纤维，其绝缘性、高频电特性都很好，但较脆，不能弯曲。在电池保护电路中常用的是0.4~0.8mm厚的玻纤板。 

另一种是柔性板。它的板基材料是聚脂或聚酰亚胺，其特点是柔性好、可弯曲成90°安装，其厚度一般为0.1mm左右，所以占的体积小，适合小型电池块使用，但成本高，是玻纤板的3~5倍。

3、什么是Li-ion电池保护IC？

在Li-ion使用过程中，过充电、过放电对Li-ion的电性能都会造成一

定的影响，为了避免使用中出现这种现象，专门设计了一套电路，并用微电子技术把它小型化，成为一个芯片，该芯片俗称Li-ion保护 ic。

它是电池块保护电路中最重要的元器件，主要功能是时刻采样电池电压与回路中电流来判断是否应关断对应的场效应管来将充放电回路断开。现有单节、两串、三串、四串等。

4、IC 有哪些主要技术指标？ 

有12种：

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1） 过充电检测电压：VCU：4.275±25 mv（4.25 4.275 4.30）

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2） 过充电恢复电压：VCL：4.175±30mv（4.145 4.175 4.205）

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3） 过放电检测电压：VDL：2.3±80mv（2.22 2.3 2.38） 4） 过放电恢复电压：VDU：2.4±0.1mv（2.3 2.4 2.5） 5） 过电流检测电压：VIOV1：0.1±30mv（0.07V 0.1 0.13V）

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VIOV2：0.5±0.1mv（0.4 0.5 0.6） 6） 短路检测电压：Vshort：-1.3V（-1.7 -1.3 -0.6） 7） 过充电检测延时：tcu： 1s（0.5 1 2）

8） 过放电检测延时：tdl： 125ms（62.5 125 250） 9） 过流延时：TioV1： 8ms（4 8 16） TioV2： 2ms（1 2 4） 10）短路延时：Tshort： 10us（10 50us） 11）正常功耗：10PE： 3uA（1 3 6 uA） 12）静电功耗：1PDN： 0.1uA 5、Li-ion的PCB能互换吗？

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不能。主要原因是：

1）不同的Li-ion生产厂家生产的Li-ion的性能不一，从而所选用的IC也不一样，主要指过充电检测电压。

2）采用不同的MOS管由于其内阻不一，所以根据工作电流应选用不同的IC； 3）识别电阻不一样。

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6、什么是NTC热敏电阻？ 

NTC热敏电阻，即负温度系数（negative temperature coefficient）热敏电阻的英文首字母缩写，其阻值随温度升高而减小。主要作用是感应电池组的表面温度变化，通过阻值的变化转化成电性信号输出。基本参数有阻值、封装、精度，B常数。B常数定义为：现用在保护电路中起温度保护作用。 7、什么是PTC热敏电阻？

 PTC热敏电阻，即正温度系数（position temperature coefficient）热敏电阻的英文首字母缩写，其电阻值随温度升高而增大，基要参数有阻值、封装、精度。现用在保护电路中起阻断回路中电流用。现用的是两端带有镍带，需点焊的，叫过流保护器，英文名为“polyswitch”，内阻有30m

左右。

现也有贴片式的但封装体积较大。内阻仍不能减少。反应速度慢。

 常见型号B705C(数字705表示开关的工作温度为70±5℃)。能迅速感应电路中电池组温度的变化，当电池过充使开关内双金属片的温度达到开关的额定值，金属片跳脱，电路断开，从而保护电池不受破坏。当电池组温度恢复后，则开关又可回复到正常状态。

 热敏开关一般故障为金属片跳脱后不复位，导致电池组零电压，不能工作。

 正常的热敏开关相当于导体通路，电阻很小，故障态开关相当于开路。用万用表欧姆档测量开关之电阻，即可判断开关是否

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正常，可更换开关，排除故障。 8、为什么Li-ion需保护电路？

 比较镍氢、镍镉、Li-ion充电特性曲线可知：镍氢、镍镉电池充满电时，其电压会有一点下降，故可以根据回落电压来判断电池是否充满。而Li-ion充满时电压并不下降。只能根据电压来判断电池是否充满，而镍氢、镍镉电池过充过放时不会发生危险，而Li-ion过充电时，将会着火或爆炸，故需要加保护电路来保护电池以及免于发生危险。 9、什么是NTC热敏电阻？

 NTC热敏电阻，即负温度系数（negative temperature coefficient）热敏电阻的英文首字母缩写，其阻值随温度升高而减小。主要作用是感应电池组的表面温度变化，通过阻值的变化转化成电性信号输出。基本参数有阻值、封装、精度，B常数。B常数定义为：现用在保护电路中起温度保护作用。 10、手机电池块保护线路板原理。

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通常状态：

保护ic时刻采样电池电压和充放电回路中电流，当电池电压在过放电检出电压以上且在过充电检出电压以下，回路中的电流小于过流检测电流时，充放电控制用MOS管均打开，这时可自由充放电，这种状态叫通常状态。 过充电保护：

在通常充电状态下，当电池电压达到或超过过充电检测电压，并持续时间超过过充电检测延时时间时，保护ic CO端输出低电平，使过充电控制用MOS管关断，将回路断开。过充电回复一般是电池电压低于过充电释放电压时，过充电控制用MOS管重新打开。恢复至通常状态。

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过放电保护：

在通常放电状态下，当电池电压达到或低于过放电检测电压并持续时间超过过充电检测延时时间时，保护ic DO端输出低电平，使过放电控制用MOS管关断，将回路断开。过放电回复一般是电压回升至过放电释放电压以上时，过放电控制用MOS管重新打开。恢复至通常状态。有些公司保护IC，是电压回复到过放电释放电压以上，且必须用充电器接一下电池块才能重新打开MOS管，这样做的好处是关死后，电流消耗非常小。（未完待续）

五．常见故障分析

目录

1、为什么会出现电池零电压（低电压）？及其处理方法？ 2、电池组或带线路板电池零电压（低电压）的情况是怎样造成的？如何处理？

3、电池/电池组充不进电有哪些情况？ 4、电池/电池组放不出电有哪些情况？ 5、有哪些原因可能导致电池的使用寿命短？

6、什么是过充？过充会带来哪些不良后果？怎样避免？ 7、什么是过放？过放会带来哪些不良后果？怎样避免？ 8、电池在什么样的情况下会发生爆炸？如何预防？ 9、造成电池短路有哪些因素？会造成什么样的后果？如何预防？

1、为什么会出现电池零电压（低电压）？及其处理方法？

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1）电池有无遭受外部短路或过放、反充（将电池正负极或充电器正负极反接，电池充电时相当于强制过放）；用电器电路是否

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正常；点焊品电池是否又烧焦的痕迹。

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2）电池有无受高倍率大电流连续过充，导致电池机芯膨胀，内部正负极直接接触短路。

处理方法:   

1）了解客户电池的具体使用情况；

2） 取同型号电池充电后接入用电器，判断用电器是否正常； 3）将电池以1C电流充电30分钟，开路放置10分钟左右，如电池的开路电压稳定在电池的正常电压范围内，则电池可基本恢复正常。如电池已受破坏，则电压无法恢复；如电池未使用便出现此现象后，用1C充电电压无法恢复，则需专业技术人员进一步分析。



4）可建议客户选用带保险管、温度开关等保护类电子元件或集成电路的电池（在过电流充放及短路、过充、过放、反充情况下断开电路，从而保护电池不受破坏）。

  

5）建议客户注意点焊电流和焊针间的距离。

过电流保护：

在通常放电状态下，放电流达到或超过过电流检测电流值且这个状态持续在过电流检出延迟时间以上时，保护IC DO端即输出低电平，将放电控制用MOS管关断停止放电。VM端电位上升至VDD电位。当P+、P-间的阻抗达到自动恢复负载阻抗（10MR左右）以上时，过电流状态恢复。 短路保护：

也属于过电流，只是电流值更大，保护同样是关断放电控制用MOS管，当短路状态消除后，MOS管即恢复正常打开状态。短路保护是为保护电池和MOS管用的。

保护IC内部设有基准电压，过充、过放、过流、短路的检测电压都是与基准电压通过几个比较器比较来判断的。根据基准电压的不同可将保护IC分档，以适应不同用户的不同需要。有些保护IC内部设有延时电路，外部不需要加延时电容；有些需要外加延时电容。

两串、三串/两并三串、四串/两并四串与单节保护电路原理类似，主要区别：多了电路电压检测端，当任一节电池电压超过

 





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上下限时，即关断对应的MOS管，单节、两串是用N沟道MOS管，三串、四串是用P沟道MOS管。

2、电池组或带线路板电池零电压（低电压）的情况是怎样造成的？如何处理？    

1） 检查电池是否零(低）电压；

2） 检查电池组的连接及电子元件、保护电路有无异常。 3） 检查充电设备或充电电路在充电状态下有无充电电压/电流输出；

4） 环境温度是否过高导致充电效率低（最佳温度应不超过40℃）；

处理方法：     

1） 了解客户对电池的具体使用情况及使用条件； 2） 同单电池的步骤分析进行处理；

3） 取同型号电池与万用表（电流档）串入电路充电，根据充电电流数值判断充电设备是否正常。

4） 建议客户选用稳定性能较好的充电设备或充电电路； 5） 了解客户是否属于自行组装电池组。如果没有，或未使用前便有此类现象，则需专业技术人员作进一步的分析。 3、电池/电池组充不进电有哪些情况？   

1） 检查电池或电池组是否是零电压、高内阻电池； 2） 检查电池组的连接及电子元件、保护电路有无异常； 3） 检查充电设备或充电电路在充电状态下有无充电电压/电流输出； 

4） 环境温度是否过高导致充电效率低（最佳温度应不超过40℃）；

_

处理方法：  

1） 了解客户对电池的具体使用情况及使用条件；

2） 取同型号电池与万用表（电流档）串入电路充电，根据充电电流数值判断充电设备是否正常。  

3） 重复单体电池零电压步骤分析、处理；

4） 建议客户选用稳定性能较好的充电设备或充电电路； 4、电池/电池组放不出电有哪些情况？

现象：充电后,装入设备中,设备不能工作,电池组的开路电压不变化或变化不大   

1） 检查电池/电池组是否零电压，高内阻电池； 2） 电池组内接电子元件、保护电路有无损坏； 3） 检查设备放电电路是否正常。

处理方法： 

1） 用充满电的同型号电池/电池组接入设备，设备是否工作正常；   

2） 使用万用表检测电池内接电子元件、保护电路是否正常。 3） 重复单体电池零电压步骤分析、处理；

4） 如属用电器放电电路异常，建议客户及时修理、更换用电器； 

5） 如客户没有对电池组自行改装，则需专门的技术人员作进一步的分析。

5、有哪些原因可能导致电池的使用寿命缩短？

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 1）客户的充电器或充电电路是否与电池匹配、输出电压/电流是否稳定；

 2）是否按SPEC要求使用电池/电池组（如：电池的使用和储存的环境等）；

 

3）客户所用电池品种是否与客户设备要求相一致。 4）有无连续过充或过放电池/电池组；

处理方法：    

1） 了解电池具体使用情况；

2） 查看充电器铬牌标称额定电流及电压；

3） 用万用表与电池串入电路充电，检测充电电流是否过大。 4） 建议使用与电池 /电池组匹配及更稳定的充电器或充电电路已及与设备相匹配的电池； 

5） 建议客户按要求使用电池/电池组，尽量避免过充、反充或过放；

6、什么是过充？过充会带来哪些不良后果？怎样避免？ 

理论上，Li-ion电池在一定倍率的恒流恒压下充电，当充电转换为恒压4.02V充电后，充电电路中电流为0.01C时，恒压充电的状态仍在进行，即被视为过充。 

过充可能导致漏液、变形、起火、在恒压失效后随着充电的加深电压达到一定程度(一般限值为6.0V)会引起爆炸，是损害电池性能的主要原因之一。 

在电池外部加PCB板保护，或在充电器中设置保护线路和/或时

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限装置（即充电限2.5小时)来防止电池过充可以达到防止和保护的作用。

7、什么是过放？过放会带来哪些不良后果？怎样避免？ 

电池在一定倍率下恒流放电，当电池电压达到2.75V时，放电状态仍在继续，即为过放。 

过放可能导致漏液、零电压以及负电压，是损害电池性能的主要原因之一。 

在电池外部加PCB板或在充电器中设计保护线路和/或时限装置来防止过放。

8、电池在什么样的情况下会发生爆炸？如何预防？      

电池爆炸有以下几种原因：

1） 外部短路超过电池的承受限度；

2） 过充电。充电电压超过限定值（一般为超过6V） 3） 线路板失效

4） 温度过高（一般超过150℃）

要求客户严格遵照生产商所提供的SPEC进行操作，妥善保存电池，正确使用电池。

9、造成电池短路有哪些因素？会造成什么样的后果？如何预防？

  

1） 外部导体直接连接电池的正负极；

2） 组装时电池外部冲击力导致内部（微）短路； 3） 内部结构存在不良（如极粉刺刺破隔膜后正负极相接）

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

如果电池外部接触到任何金属导体都有可能导致外部短路。Li-ion电池外部短路时可能导致外壳变形、漏液、起火，甚至爆炸。因为内部电解液温度上升，从而引起内部气压上升，内压升高会冲破电池的安全阀，如果安全阀失效就会导致爆炸。



所以一定要注意不要将已充电的电池放在装有硬币或钥匙串的口袋里。另避免外部冲击（如：点焊镍带、锡焊等），因为外部的冲击力会导致电池变形，甚至内部电极短路。注：点焊时焊针之间的距离一定要保持在5-8mm，另应在电池的底部点焊，禁止在正面和侧面点焊。

六．使用指南

目录

1、需要长时间储存电池时，应该注意哪些事项？

2、Li-ion的充电要求。

3、可充电便携式电池电源输出是否受外部温度的影响？ 4、购买充电器时应注重哪些方面？

5、是否是任何充电器都可用与充电便携式电池？ 6、购买手机电池块应注意外观的哪些方面 7、购买Li-ion时，应注意哪些方面？

1、需要长时间储存电池时，应该注意哪些事项？



电池的储存电压过高会导致电池性能的衰减，当需要长时间储存时，建议电池电压在3.8V/只左右。

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 因为电池本身的自放电特性 ，以防电池过放，所以当电池需要储存的时间在一年以上时，每年至少充电一次，将电池电压充至3.8V/只左右。

 当电池长时间不用时，应从设备中取出，于干燥环境中保存，否则会导致功能衰退、寿命减短。

 温度在60℃或以上的条件下储存会加快电性能的衰减，电池储存的最佳环境条件是：低湿度；无腐蚀性气体；温度20-35℃ 之间。

2、Li-ion电池的充电要求。

 为保证不损坏Li-ion电池的性能，安全使用电池，建议采用以下方法(现以单只电池为例说明)：

   

1） 电池（组）的要求

电池必须配有保护板以防可能发生的过充或过放。 2） 充电方法

Li-ion电池用CC/CV恒流恒压充电的方法，即将电池用恒流充

电到4.2V，然后恒压4.2充电至电流为0.01C止。

   

3） 充电器功能要求

a、 充电器电压：4.2±0.049V

b、 初始充电电流——标准快速充电1C，最大电流为1.5C c、 充电温度：用大电流充电时电池温度要上升约5℃，转为恒压充电时温度会下降。

 4） 电池电压检验

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 充电前检验电池开路电压，开路电压值可测量时（即保护板允许放电），即可快充，如果无法测量其开路电压（即保护板禁止放电），用一小电流0.01-0.07C充电可使电池组从禁止的放电的模式下转换过来。如果电压为1.5V以上，然后可继续充电。如果仍无电压电压，电池可能异常，应禁止充电。

 5） 满充。Li-ion是否充满，可以通过电流的测试来判断，电流在0.1CmA是表示该电流已充了93%或94%。

  

6） 保护功能

a、 如果电池电压不在1.5V和4.3V之间，应避免充电 b、 如果用涓流充电后，在规定的时间内，电压仍在1.5V以下，电池可能异常，应禁止充电。

  

c、 Li-ion可0-45℃用涓流充电，但为保安全建议使用计时器 7） 充电设备异常纠正措施

为防止因充电设备的故障而导致电池电压过高，应选用过保护的设备。

3、可充电便携式电池电源输出是否受外部温度的影响？

 

是的。

这根据电池的类型不同而不同。在温度低于-15℃，镍镉和镍氢电池以及Li-ion的输出能量有明显的下降趋势。-20℃是碱液的凝固点。在充电过程中最大允许温度是+45℃。超过该温度，充电容量将会减退。

4、购买充电器时应注重哪些方面？

 充电器必须与电池类型相匹配。切勿贪图便宜，购买低品质或由无名厂商制造且没有得到任何认可的充电器可能会损坏电池，这样反而会因小失大。

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 

一个好的充电器应该具备以下特征：

快充模式：为了能让电池更好更快更广泛的用来带动电器，能在1—2小时内充好电的是很重要的。

 超载保护：好的充电器必须有一个计时器和温度感应器，有了这些，只要电池一充满电充电程序就会结束，以避免过充。

 另外，好的充电器带有生产商名，设计类型，并且有相关的技术和说明性资料一起出售。

5、是否是任何充电器都可用于充电便携式电池？

 

不能。

因为每种充电器所采用的充电方法与它所对应的电池的电化学系统相匹配。如，Li-ion，铅酸，或镍氢电池，他们之间不仅各自的电压特性不同，而且充电方法也不一样。 6、购买手机电池块应注意外观的哪些方面？

 

1. 外观要求 电池块外表应色泽均匀、清洁、无划痕及机械损伤。插入手机时手感光滑，无阻塞，松紧适度，与手机配合良好，锁扣可靠。

     

2. 标志 电池块显著位置上应有中文标志，表明: a) 生产企业名称或缩写

b) 产品名称、商标、型号、类型及出厂编号。 c) 标称电压、额定容量 d) 电池块的正负极明确标示

7、购买Li-ion电池时，应注意哪些方面？

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        

1、 外包装印字清晰

2、 外PVC套无翘起、刮手的现象 3、 正负极外露规范 4、 正负极无锈斑，无刮痕 5、 外包装有以下印字内容： 1） 请选用专用充电器 2） 严禁将电池加热或扔进火里 3） 禁止短路

4） 禁止拆散改装或焊接电池