鋰電池二次保護技術詳解

鋰電池是目前能量密度很高而且很輕的電池，但是由于化學特性非?；钴S，所以本身因為有安全保護的需要，而增加充放電保護電路。

充放電保護電路關鍵元件—— Mosfet也有一定比率的短路失效，如果鋰電池產(chǎn)量并不大，那么這個效果就不會體現(xiàn)出來。但是鋰電池的需求量非常大，僅2017年上半年全球小型鋰電池出貨量就達100億顆。那么在這么巨大的出貨量面前，即使 1ppm的概率風險，那也是平均有1000次/年的危險事件可能發(fā)生。所以在主保護電路之外，再加一個二次保護，進一步降低風險。

主流方案：

在二次保護的方案中，目前 常用的保護方案有以下幾種，

普通保險絲的.

PTC等溫度形保險絲等多種元件。

三端保險絲(SCP)。

雙IC方案

高度集成四合一方案

一般二次保護都是選這五種方案，

方案介紹

用了PTC就不用三端保險絲(SCP)，用了三端保險絲(SCP)就不用PTC，保護器件是相互競爭關系，就好像不同的等位基因爭奪染色體上同一個位置一樣。但是由于各種保護元件并非是全面勝出，所以形成了多種元件并存的局面，滿足各種不同的應用需求。

但是隨著智能手機快速普及，出現(xiàn)了快速充電的需求，手機的充電電流越來越大，目前已經(jīng)有多個標準如OPPO Vooc標準，高通的QC4.0標準，MTK的P 3.0的標準橫出于世。在快速充電的情況下，在前30分鐘內的電流會很大，最高會達到6A左右。

在手機快速充電前30分鐘的大電流沖擊下，伴隨著發(fā)熱和溫升，將改變鋰電池的二次保護元件的競爭局面，面臨的是充電電流越來越快，單純的過電流保護以及PTC已經(jīng)不能滿足快充的保護需求，取而代之的將是合作模式：一次保護MOS+二次保護SCP(俗稱SCP方案),以及 一次保護MOS+二次MOS(俗稱雙mos方案)。

MOS+PTC可以互補溫度保護和過流保護。PTC具有溫度保護功能，但是由于溫度折減比率比較高，所以選擇規(guī)格比較大，相對過電流保護能力就弱了一些，而且PTC動作速度較慢，且整個Pack阻抗比較高。

MOS+保險絲(fuse)不能滿足過壓需求，但是溫度折減比率也非常低，所以可以選擇比較小的電流規(guī)格，相對過流保護能力強，無過壓功能。

MOS+二次MOS(俗稱雙mos方案)可滿足過壓需求，但是Mos的阻抗會隨著溫度的升高而發(fā)生偏大，Mosfet也有一定比率的短路失效，設計起來相對來說比較麻煩一下，而且Mos可重復的使用，站在安全角度來說有一定風險。

MOS+二次保護SCP(俗稱SCP方案)可滿足過壓以及過流的保護需求，而且但是溫度折減比率也非常低，阻抗比較小，損耗的功率也比較小，設計起來也比較簡單，而且動作速度快得多，相對保護機制比較安全。

認證實現(xiàn)

上述的二次保護方案在市場上都有應用，各種應用都有自身的特性，然而在在認證方面，僅靠單一元件比較難通過UL2054的全部測試，因為每個元件都有一些優(yōu)點和不足。

第一，常用的PTC。因為充電電流很大，為了保證在快速充電而溫升很高的情況下不動作，選擇的規(guī)格必然會到1206 6A/7A。選擇如此大的規(guī)格，鋰電池在通過UL2054的LPS測試時就會碰到困難，因為很難在60秒內將電流限制在8A以下。

第二，常用的保險絲 (fuse)。優(yōu)點是對于溫度不敏感，可以選擇5A規(guī)格，≤5A規(guī)格保險絲極有利于鋰電池通過UL2054 的LPS測試;但是因為本身對于溫度不敏感，不具備過溫過壓保護功能，所以比較難通過UL2054的6V/1C和6v2C的濫充測試項目。

后面兩種方案相對UL來說認證比較好過，功能也比較齊全，而且在保護機制上來說安全性也比較好，唯一缺陷是成本相對來說會比較高，性能方面對鋰電池的安全性又加了一重保險，進一步大幅降低風險系數(shù)。

審核編輯：湯梓紅