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锂离子电池管理芯片及其低功耗设计实用案例

导读: 在锂离子电池的研究开发中,提高使用安全性问题一直是研究的重点。由于质量比能量高,而且电解液大多为有机易燃物等,当电池热量产生速度大于散热速度时,就有可能出现安全性问题。

  锂离子电池管理芯片的应用及发展

  1、锂离子电池的特点及应用

  早在1912年,以金属锂作为电极的锂电池(LiBattery)的研究就开始了,到上世纪七十年代,不可充电的锂电池才首次应用在商业领域。上世纪八十年代,研究的重点集中在可充电的锂离子电池(Li-ionBattery)上,但并没有成功解决电池的安全性问题。一直到1991年,Sony公司首次实现了锂离子电池商业化,被认为是能源技术领域的一个重要的里程牌。

  如表1.1所示,和Ni-Cd等其它二次电池相比,锂离子电池具有更高的能量密度(包括质量比能量和体积比能量)、更高的充放电循环、更低的放电率和更高的单节电池工作电压(3.6V)。显然,锂离子电池的高工作电压将有利于减小移动装备的尺寸,高能量密度将有利于电池的轻量化,低放电率也能保证存储期间的正常使用。

锂离子电池管理芯片及其低功耗设计实用案例

  锂离子电池

  这十几年间,锂离子电池的应用获得了巨大发展,现已成为通讯类电子产品的主要能源之一,被广泛应用在笔记本电脑、GSM/CDMA、数码相机、摄像机及PDA等高端便携式消费类电子产品中。如果将1997年以前适应笔记本电脑市场、降低电池成本、提高容量称为锂离子电池第一个黄金时期,那么在手机、摄像机等便携电子产品的普及将使锂离子电池产业进入第二个黄金时期。比如,2004年94%的手机电池是锂离子电池。随着技术的发展,对锂离子电池的需求将日益旺盛,2005年预计达12亿只。从锂离子电池的生产和销售分布来看,在2000年以前,日本是锂离子电池的最大生产和销售国,市场占有率达到95%以上。但近年来随着中国和韩国的迅速崛起,日本一支独秀的格局已经被逐渐打破,预计2005年日本锂离子电池的全球市场占有率将跌至50%以下。

  2、锂离子电池管理芯片的重要性

  在锂离子电池的研究开发中,提高使用安全性问题一直是研究的重点。由于质量比能量高,而且电解液大多为有机易燃物等,当电池热量产生速度大于散热速度时,就有可能出现安全性问题。有研究指出,锂离子电池在滥用时,有可能达到700°C以上的高温,从而导致电池出现冒烟、着火乃至爆炸;在过放电到低于1V时,正极表面将析出铜,造成电池内部短路;在过流情况下,电池内部温度也极易升高,使电池性能恶化乃至损坏。图1.1.1给出了在过充电和过放电情况下,锂离子电池内部的化学反应及性能的变化,式中M代表Co、Al、Ni等金属离子。

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