浅谈电池保护板

浅谈电池保护板1概念：成品锂电池组成主要有两大部分，锂电池芯和保护板，锂电池芯主要由正极板、隔膜、负极板、电解液组成；正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠，包装，灌注电解液，封装后即制成电芯，锂电池保护板的作用很多人都不知道，锂电池保护板，顾名思义就是保护锂电池用的，锂电池保护板的作用是保护电池不过放、不过充、不过流，还有就是输出短路保护。2保护板功能：保护板的功能主要是对电芯进行保护。（锂电池一般由电芯、保护板、外壳组成、例如手机电池）主要功能有：1）过充保护功能：过充保护功能是指在达到某个电压(以下称为过充电检测电压)时，禁止由充电器继续充电。即，将控制过充的MOS管进入关断状态，停止充电。2）过放保护功能：过放电保护功能是在电池的电压变低时，停止对负载放电。将控制过放的MOS管进入关断状态，禁止其放电。该过程正好与过充电检测时的动作相反。3）过流保护功能：过电流保护功能是在消耗大电流时停止对负载的放电，此功能的目的在于保护电池及MOS管，确保电池在工作状态下的安全性。过电流检测之后，电池与负载脱离后将恢复到常态，可以再充电或放电。4）短路保护功能：短路保护原理同（3）注：〈1〉保护IC：是保护芯片的核心。通过取样电池电压进行判断，发出各种指令控制MOS管，对电芯进行管理。〈2〉MOS管：在保护板电路中主要起开关作用3保护板的构成部件：1、保护IC(1)锂电池的守护神---锂电池保护IC的重要性近年来,PDA、DSC、CellularPhone、Camcorder、PortableAudio、AdvancedGame、AssistBicycle、ElectricScooter、BluetoothDevice，越来越多的产品急速的采用锂电池来当做它的主要电源,不外乎其:体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池、自放电率低„等优点,也因为与镍镉、镍氢电池不太一样,所以必须考虑充电、放电时之安全,确保特性劣化的防止,但也因为如此,针对锂电池的过充,过放,过电流及短路电流的保护更显得重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池,由此可见锂电池保护IC的重要性。锂离子电池因能量密度高，使得难以确保电池的安全性。具体而言，在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分解而产生气体，因内压上升而导致有发火或破裂的危机。反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性劣化及耐久性劣化(即充电次数降低)。锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并防止特性的劣化。(2)保护IC发展展望未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点.在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求.在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸.当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高.因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决.2、功率MOSFET功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。（1）功率MOSFET的工作原理截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子-电子吸引到栅极下面的P区表面当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。4保护板市场容量：全球市场容量约100KK/M1）A级市场（40KK/M）注：A级市场的保护IC主要的生产商有精工、理光、美之美；MOSFET主要的生产商有三洋、AO；2）B级市场（40KK/M）注：B级市场的保护IC主要的生产商有富晶、新德、中星微；MOSFET主要的生产商有三合微、华瑞、南海、喧昶、茂达；3）C级市场（20KK/M）注：C级市场的保护IC主要的生产商有士兰、黑森林、金微科；MOSFET主要的生产商有珠海南科、黑森林、金微科；5应用领域和行业客户：1）应用领域手机、对讲机、便携式DVD、矿灯、电动玩具、MP3/4、电动工具、数码相机摄像机、笔记本电脑、军用战术灯、测绘仪器电动自行车、电动滑板车、航模、机器人、吸尘器、各种野外勘探作业设备注：2）行业客户超力通、飞毛腿、海陆通、春柏、梁氏、力神、光宇、蓝微、TCL、金能、明美、新侨、超年、中之讯、亚中、讯科、讯兴、开泰、环宇、通三鹰、摩登王、威力王、鹰星、雷鸣达、飞马、太阳辉、日晖、宝达斯、华天通、超思维、凌鑫、美尔、路远、新三维、兴科、英美信、领华、科信、迪凯特、同晖、旺通、万顺通、威宝、平步。。。6部分保护板生产企业：1、士兰微——“锂电池保护电路芯片”的龙头企业士兰微是生产“锂电池保护电路芯片”的龙头企业，公司生产的锂电池保护用集成电路，可比日本理光的产品媲美，而价格却低得多，市场潜力大。士兰微已开发了SA1412型号双节锂电池保护电路、SA45141型号3节或4节锂电池保护电路、SC8261G型号单节锂电池保护电路、SC121型号内置延时电容单节锂电池保护电路、SC8201型号单节锂电池保护电路、SC8821型号内置MOSFET的单节锂电池保护芯片，其中SA1412是锂电池保护用集成电路。当锂电池处于过放电、过充电以及过电流时，对锂电池起到保护作用。SC8821是内置MOSFET的单节锂电池保护芯片，为避免锂电池因过充电、过放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被损坏而设计的，SC8821具有高精确度的电压检测与时间延迟功能。2、海霸能源集团有限公司海霸集团是专业从事磷酸铁锂电池、汽车电瓶、蓄电池、锂电池研发设计、制造销售、维修保养于一体的专业化生产制造集团公司。青岛海霸能源集团有限公司研究院研发的磷酸铁锂动力电池保护板是根据我国锂电池发展的方向进行研发的，且通过大量的实验证明，此产品对锂电池的各类保护非常完善，很好的起到了保护的功能。且在设计该锂电池保护板的过程中，研发人员参阅大量的国内外资料，认真分析国外的大量集成电路，选取适合我国实际情况需要的电子元件，最终经山东海霸通讯设备有限公司研究院科技人员的共同努力，终于研发出该产品。3、德赛电池股份有限公司德赛电池目前旗下拥有蓝微电子、德赛聚能、德赛电池等3家控股企业，分别负责不同类型电池、材料、配件和设备的技术开发和销售。其中，公司控股企业蓝微公司所经营的中小型电源管理保护板业务，在国内新能源电池市场上属于龙头位置，并且在德赛电池的所有业务当中占有较大的比重。仙能锂电池物理保护器，已经突破传统意义的MOS保护板，可达到过流\过压\欠压\过温\短路\容量显示\均衡等必要功能,同时，把所有保护功能功能器件集中在一个很小的空间，我们称之为“黑匣子”。它颠覆性的解决了锂电池模组单元化的问题，以完美、巧妙的物理合金原理出色的完成了各项电池保护测试，并获得了专利。“黑匣子”的出色表现正是动力锂电在过充、过流、均衡及温度控制这四大难题上，在充电过程中“黑匣子”具有普通保护板不具备的修复一致性、使电芯容量趋于一致性的功能大大延长了锂电池的寿命，其适用范围及功能经电动自行车锂电池、电动车锂电池、磁悬浮列车电池以及光伏储能系统领域都得到了验证！我公司“黑匣子”电池包还未推广就受到了业界一致好评，至今正积极解决产能问题以缓解供不应求的局面。。。我相信，在如今这个新能源利好的政策环境下，仙能“黑匣子”一定会为人类、为社会、为新能源事业写下辉煌的一页！