如何在手機(jī)快充技術(shù)中保護(hù)鋰離子電池

鋰離子電池現(xiàn)在是高能量密度和非常輕的電池，但由于其化學(xué)特性非常活潑，所以本身由于要安全保護(hù)，并新增了充放電保護(hù)電路。充放電保護(hù)電路關(guān)鍵元件Mosfet也有一定的短路故障率，假設(shè)鋰離子電池的輸出值不大，那么這種效果就不會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。但是鋰離子電池的需求是巨大的，僅2014年一年就有56億塊小型鋰離子電池銷(xiāo)往全球。如此大的運(yùn)輸量，即使1ppm的概率風(fēng)險(xiǎn)，平均每年也有5600起危險(xiǎn)事件。所以除了主保護(hù)電路外，還新增了二次保護(hù)，進(jìn)一步降低了風(fēng)險(xiǎn)。在二次保護(hù)元件中，一般只有一個(gè)元件，有用一次保險(xiǎn)絲，也有用PTC，還有溫度保險(xiǎn)絲等元件。你不要和PTC融合，你不要和PTC融合，保護(hù)裝置互相競(jìng)爭(zhēng)，就像不同的等位基因競(jìng)爭(zhēng)染色體上相同的位置。但是，由于各種保護(hù)組件不是整體的贏家，所以多種組件的組合共存的情況下，可以滿足各種不同的使用需求。

然而，隨著智能手機(jī)的迅速普及和手機(jī)電池容量的不斷新增，要快速充電。目前有OPPOVooc規(guī)范、qualcomm的QC2.0規(guī)范、MTK的PumpExpressPlus規(guī)范等多個(gè)規(guī)格。在快速充電的情況下，前30分鐘電流會(huì)非常大，一般會(huì)達(dá)到3A左右。

在前30分鐘快速充電的大電流沖擊下，伴隨著高溫和溫升，將改變鋰離子電池二次保護(hù)元件的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，取而代之的將是一種協(xié)作形式:PTC+fuse形成保護(hù)組合。

首先，PTC+熔斷器可以作為溫度保護(hù)和過(guò)流保護(hù)的補(bǔ)充。PTC具有溫度保護(hù)功能，但由于降溫比較高，所以規(guī)格選擇相對(duì)較大，相對(duì)過(guò)流保護(hù)能力較弱，且PTC動(dòng)作速度較慢。保險(xiǎn)絲(Fuse)對(duì)溫度不敏感，不能供應(yīng)溫度保護(hù)，但溫度降低率也很低，所以可以選擇相對(duì)較小的電流規(guī)格，相對(duì)過(guò)流保護(hù)能力強(qiáng)，動(dòng)作速度也快得多。

其次，PTC+fuse將通過(guò)UL2054的低成本解決方法進(jìn)行處理。在高電流充電的情況下，由于UL2054各部件各有優(yōu)缺點(diǎn)，單部件很難通過(guò)UL2054的全部測(cè)試。一是常用的PTC。由于充電電流非常大，為了保證在快速充電和高溫上升的情況下不發(fā)生動(dòng)作，所選規(guī)格必須達(dá)到12066A/7A。有了這么大的規(guī)格，鋰離子電池很難通過(guò)UL2054的LPS測(cè)試，因?yàn)楹茈y在60秒內(nèi)將電流限制在8A以下。第二，常見(jiàn)的保險(xiǎn)絲。最大的優(yōu)點(diǎn)是溫度不敏感，可以選擇5A規(guī)格，≤5A規(guī)格的保險(xiǎn)絲非常有利于鋰離子電池通過(guò)UL2054的LPS測(cè)試;但是，UL2054的6V/1C和6V2C過(guò)充測(cè)試項(xiàng)目很難通過(guò)，因?yàn)樗鼘?duì)溫度不敏感，沒(méi)有過(guò)溫保護(hù)功能。三是三端保險(xiǎn)絲，雖然它可以處理溫度過(guò)溫保護(hù)，但由于目前規(guī)格較大，最高可達(dá)10A/12A，故無(wú)法通過(guò)LPS測(cè)試;而且成本很高。四是部分廠家采用雙IC方法，雖然效果較好，但成本較高。假設(shè)PTC和fuse是結(jié)合在一起的。首先，對(duì)溫度不敏感的5A型熔斷器容易通過(guò)LPS、短路等檢測(cè)項(xiàng)目。然后，依托12066A/7A的PTC，通過(guò)6V/1C、6V2C過(guò)充等檢查項(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目成本非常低。

最終，PTC+熔斷器保護(hù)方法將比單個(gè)組件更安全。將這兩種成分結(jié)合在一起，相當(dāng)于在二次保護(hù)的基礎(chǔ)上新增了一種保護(hù)，為鋰離子電池的安全新增了一份厚重的保險(xiǎn)，從而大大降低了風(fēng)險(xiǎn)因素。