可充電電池使電子產(chǎn)品更環(huán)保，第二部分

Mouser Electronics 提供來自多家制造商的各種電池和電池技術(shù)。使用不同類型的材料制造可充電電池;一些最常見的包括鉛酸 (Pb-acid)、鋰離子、磷酸鐵鋰 (LiFePO 4 )、鎳鎘 (NiCd) 和鎳金屬氫化物 (NiMH)。讓我們快速看一下其中的每一個。

鉛酸蓄電池

如果您擁有或乘坐汽車，您應(yīng)該熟悉這種類型的可充電電池。鉛酸電池是大多數(shù)燃?xì)馄嚨哪J(rèn)電池類型。鉛酸電池具有高功率的質(zhì)量性能，使其適用于高電流要求的應(yīng)用;這包括翻轉(zhuǎn)需要大量能量的汽車啟動器。

鋰離子電池

鋰離子電池適用于汽車、航空航天、通信、醫(yī)療、軍事和工業(yè)應(yīng)用。這些電池常見于便攜式設(shè)備、電動工具和電動汽車 (EV) 等物品中。它們在輕量級封裝中提供出色的能量密度。當(dāng)觀察到不正確的存儲可能導(dǎo)致飛機等密閉空間中的危險情況時，它們也受到了嚴(yán)格審查。

磷酸鐵鋰電池

一種鋰離子電池，LiFePO 4提供更長數(shù)量的完整充電/放電循環(huán)，稱為生命周期。與鉛酸電池相比，鋰離子電池的質(zhì)量更小，使用壽命長很多倍。合適的應(yīng)用包括醫(yī)療、太陽能和風(fēng)能、移動性、交通、體育和娛樂以及公用事業(yè)服務(wù)。

鎳鎘電池

相對于鎳金屬或鋰離子，鎘的使用帶來了更高的成本，而且這種化學(xué)物質(zhì)是有毒的。NiCd 電池非常適合將電池暴露于深度放電的應(yīng)用，例如在惡劣環(huán)境中。鎳鎘電池還享有提供更長生命周期的好處。

鎳氫電池

NiMH 電池比 NiCd 更新且毒性更小，具有良好的充電能力。它們常見于世界各地的收銀臺，工作電壓為 1.2V，在大電流消耗應(yīng)用中表現(xiàn)出色。它們提供恒定的電壓電平，直到它們完全放電，不易受到某些其他類型電池中的電壓下降的影響。

保護鋰離子電池和電池組

為確保長壽命和可靠性，必須對單個電池單元和電池組進(jìn)行電氣保護。Bourns幾十年來一直在這樣做，同時它也在擴大其產(chǎn)品組合。Bourns 廣泛的產(chǎn)品組合使設(shè)計人員能夠選擇正確的電路保護組件，以滿足他們?nèi)找鎻?fù)雜、苛刻和緊湊的電池組要求。

高壓鋰離子電池組具有重量輕、能量密度高等顯著優(yōu)勢。但是，它們需要電池管理系統(tǒng) (BMS) 在安全范圍內(nèi)運行。BMS 連接到鋰離子電池組并執(zhí)行四個主要功能：

· 監(jiān)控電壓、電流、溫度、充電狀態(tài) (SoC) 和健康狀態(tài) (SoH)

· 平衡單個電池電壓以實現(xiàn)最大電池組效率

· 防止過流、過壓和過熱事件

· 通過 CANbus 和/或無線通信協(xié)議進(jìn)行通信

Bourns 提供適用于 BMS 的廣泛組件組合。這些組件包括隔離變壓器、信號變壓器、功率電感器、共模扼流圈、TVS 二極管、保險絲、電流感應(yīng)電阻器和瞬態(tài)阻斷單元 (TBU)。

電池組保護

移動設(shè)備，包括智能手機、平板電腦和單鏡頭數(shù)碼相機，主要使用鋰離子電池組。電動汽車、工業(yè)機械和機器人等較大的物理物品也使用電池組。

電池單元具有固有的電氣、環(huán)境和機械挑戰(zhàn)。當(dāng)過度充電或過熱時，電池可能會破裂、燃燒或爆炸。即使過度充電或過熱不會導(dǎo)致火災(zāi)，電池仍然會受到損害，并且更容易受到物理因素的進(jìn)一步損壞，包括振動、沖擊和受熱。

充電和溫度

在充電和放電循環(huán)期間，電池可能會面臨過流、過壓和過熱的情況。鋰離子電池的充電過程包括兩個階段：恒流和恒壓。在恒流充電階段，充電電流被施加到電池，直到達(dá)到每個電池的電壓限制。鋰離子電池不能接受高于規(guī)定電壓的充電而不會損壞。

當(dāng)施加的電流下降到恒定充電電流的百分之幾時，恒壓階段就開始了。在這段時間內(nèi)，最大的電池電壓被施加到電池上。對于多節(jié)電池組，在恒流和恒壓階段之間會出現(xiàn)一個平衡階段，以確保電池之間的充電一致。在這種電池組中，施加在恒壓階段的電壓是電池數(shù)量與每個電池的最大電壓的乘積。

電子保護

保護電子設(shè)備用于電池外部，以防止過充電、欠充電和外部溫度。電池組的電路保護解決方案包含多個器件，這些器件是電池組充電和放電過程中的關(guān)鍵設(shè)計考慮因素。

電池設(shè)計中兩種流行的過壓和過流保護方法利用電池管理 IC 和場效應(yīng)晶體管 (FET)。大多數(shù)電池組、電池單元，特別是單節(jié)鋰離子電池組設(shè)計都需要二級保護。Bourns多熔絲聚合物 PTC (PPTC) 器件或該公司的微型可復(fù)位 TCO 器件，也稱為微型斷路器，是過熱保護解決方案。此外，雙電池管理 IC 和 FET 提供雙倍水平的過壓和過流保護。保護設(shè)計可以包括一個電流檢測電阻器 (CSR) 來監(jiān)控電壓和電流。

使用電流檢測電阻器可以實現(xiàn)依賴于嚴(yán)格和低電阻溫度系數(shù) (TCR) 的增強電池性能管理，以準(zhǔn)確測量漂移和電阻。Bourns 擁有全面的電流檢測電阻器系列，例如 Bourns CRM2512片式電阻器。這些是采用厚膜技術(shù)的大功率電流檢測片式電阻器。這些片式電阻器采用標(biāo)準(zhǔn) 2512 片式格式，額定功率為 2 W。CRM2512 具有寬電阻范圍，適用于電源電路，包括電流檢測和限流設(shè)計。