科特高分子PTC解決鋰離子電池過(guò)充電/短路保護難

盡管一次保護通常被認為是可靠的，但當靜電放電電壓過(guò)高或超溫時(shí)可能損壞保護IC 或MOS-FET ，而且在短路時(shí)集成電路會(huì )發(fā)生振蕩，同時(shí)多數IC+MOS-FET 電路對充電、放電過(guò)電流的檢測是間接的，并不能保證在電池的所有工作狀態(tài)下都會(huì )提供過(guò)電流保護，保護的可靠性也降低了。

　　一、鋰離子電池保護面臨的挑戰：

　　鋰離子電池同NiMH 或NiCd 電池比較，電流密度大，廣泛應用于各種便攜式設備中。

　　通常鋰離子電池對過(guò)充電十分敏感。當充電至電池兩端電壓過(guò)高時(shí)，會(huì )增加電池漏液、冒煙、燃燒、爆裂的危險(這類(lèi)危險往往相當劇烈)。過(guò)充電可能由充電失控、電極錯誤或使用不正確的充電器造成。鋰離子電池在充放電電流過(guò)大或外部短路時(shí)，內部發(fā)熱可能損壞電池或燒毀其他部件，嚴重縮短電池的循環(huán)使用壽命。

　　保護電路的任務(wù)是針對電池可能出現的各種故障，對電池充放電狀態(tài)的參數進(jìn)行監控，以保證電池壽命和效能，使電池以及外部設備(如手機、PDA、筆記本電腦等)免受損壞。

　　手機電池通常采用由電池保護專(zhuān)用集成IC 和金屬氧化物場(chǎng)效應管組成的一次保護電路。保護IC 通過(guò)監測電池兩端電壓以及放電電流來(lái)控制FET 的導通或關(guān)斷，防止過(guò)充電、短路、過(guò)放電等故障。

　　盡管一次保護通常被認為是可靠的，但當靜電放電電壓過(guò)高或超溫時(shí)可能損壞保護IC 或MOS-FET ，而且在短路時(shí)集成電路會(huì )發(fā)生振蕩，同時(shí)多數IC+MOS-FET 電路對充電、放電過(guò)電流的檢測是間接的，并不能保證在電池的所有工作狀態(tài)下都會(huì )提供過(guò)電流保護，保護的可靠性也降低了。保護電路中增加科特公司電池保護專(zhuān)用PTC 后，即使一次保護電路失效或者溫升較高時(shí)，PTC 仍能對過(guò)充、過(guò)流、短路、超溫等故障提供保護，保證電池在被誤用或濫用的情況下，不致發(fā)生安全性問(wèn)題。

　　二、解決方案：

　　早期的電池采用保險絲或雙金屬片等作為在過(guò)流、短路、超溫時(shí)的二次保護裝置。但由于電池過(guò)流等故障往往是暫時(shí)性的，并不意味著(zhù)電池的永久性損壞，保險絲不可恢復的缺點(diǎn)使電池制造商的質(zhì)量保證成本增加;而雙金屬片雖然可以自恢復，但是會(huì )不停地動(dòng)作/恢復，會(huì )導致觸點(diǎn)早期疲勞磨損進(jìn)而粘連從而失去保護作用，另外雙金屬片對于便攜式設備對電池體積和重量方面的苛刻要求而言，體積和重量都較大。而高分子PTC 以自恢復、低電阻以及不增加額外的體積要求的特點(diǎn)在為電池提供二次保護方面具有優(yōu)勢。

　　1.過(guò)充電保護：

　　按照GB/T18287-2000 對鋰離子電池過(guò)充電保護的要求，我們分別以標稱(chēng)容量720mAh 的電池沒(méi)有保護電路、僅僅安裝科特公司電池保護專(zhuān)用PTC 保護兩種情況進(jìn)行過(guò)充電測試，期間監測電池電壓和表面溫度。(充電電源設定為恒流2C A 充電，恒壓值為2 倍標稱(chēng)電壓)。

　　圖2：帶和不帶高分子PTC 保護的電池表面溫升曲線(xiàn)

　　從上面的試驗結果能夠觀(guān)察到，不帶PTC 保護的電池在過(guò)充電時(shí)表面溫度最高可達到接近120℃，最終引起漏液、起火甚至爆炸;而裝有科特公司KT16-1750DL 型高分子PTC 的電池其表面溫度不會(huì )超過(guò)80℃。

　　2.短路保護：

　　電池在外部短路時(shí)，電流可達15A 以上，一般情況下，功率場(chǎng)效應管的極限工作參數會(huì )被輕易超過(guò);另外，短路時(shí)保護IC 的工作狀態(tài)不可能保持穩定。以上問(wèn)題都導致電池短路保護功能不夠完善。

　　這種情況下，高分子PTC是很好的解決方案。高分子PTC 可以在MOS 管被擊穿之前提供保護，確保電池的循環(huán)壽命，降低制造商的質(zhì)量保證成本。

　　上?？铺馗叻肿硬牧嫌邢薰镜碾姵乇Ｗo用高分子PTC 熱敏電阻為帶狀，鍍鎳銅引線(xiàn)，適合在便攜式設備的高電流密度鋰離子電池中使用。