1.锂离子电池介绍锂离子电池是一种二次电池（可充电电池），主要依靠锂离子在正负极之间的运动来工作。在充电和放电过程中，Li+ 在两个电极之间来回嵌入和脱嵌。充电时，Li+从正极脱嵌，通过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态；在放电期间，情况正好相反。锂离子电池电压范围2.8V~4.2V，典型电压3.7V，低于2.8V或高于4.2V，电池将被损坏的风险。2.1C和0.1C概念电池容量的单位是mAh，C指的是电池的充放电倍率锂离子电池保护板，比如一块电池，1C放电是指放电电流大小，0.1C是200mA，充电也是一样。3.锂离子电池的优缺点锂离子电池的主要优点：锂离子电池的主要缺点：4.锂电池和锂离子电池的区别锂电池和锂离子电池是两个不同的概念，主要区别如下： 5. 锂离子电池充电模式 锂离子电池理想的充电模式称为CC CV模式，即恒流恒压模式。下图中，灰色为电池电压，绿色为充电电流，红色为电池容量。当电池电压低时，电池以固定的恒定电流充电。当电池电压达到4.2V时，会从恒流模式切换到恒压模式，因为电池电压不能超过4.2V，所以系统会逐渐减小充电电流，直到接近为 0；当电池电压4.2V，充电电流为0时，表示电池已充满。

锂离子电池CC CV模式为了保证电池的绝对安全，实际充电模式会更加详细。对于不确定的电池，按恒流充电会对电池造成更大的伤害。像TI的方案，当电池电压4.2V时，充电电流低但不为0，约为恒流充电电流的1/10，停止充电，电池电压会下降到4.@ >16V 或 4.17V；

锂离子电池充电的三个阶段4.0@>为什么锂离子电池充电截止电压为4.2V 下图是电池循环寿命与充电截止电压的关系. 在电池的初始循环中，充电到稍高的电压会导致更高的单循环充电，但仅持续很短的时间。当电池充电50mV或100mV高于推荐的最大电压4.2V时，由于每个循环的轻微过充电，电池的老化大大加速。综上所述，电池的充电截止电压高于4.2V。电压越高，循环寿命越短，电池容量下降越快。

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锂离子电池的循环寿命与充电截止电压的关系4.5@> 锂离子电池的放电曲线如下：锂离子电池在不同放电电流下的放电曲线。可以看出，放电电流越大，电池容量下降的越快。，容量越低，电池标称容量的充分利用越少。当电池容量较低时，电池的内阻会相应增加，而当放电电流比较大时，内阻增加较快。

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从不同温度下的电池放电曲线可以看出锂离子电池在不同放电电流下的放电曲线：温度越低，电池容量下降越快，放电越不充分。当电池温度低于0度时，内部有源元件很弱，内阻会相应增加；温度过高也会损坏电池。

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锂离子电池在不同温度下的放电曲线4.8@> 锂离子电池循环次数 实践中，当累计放电容量等于设计容量时，记为一次循环。

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锂离子电池循环寿命国家标准规定了锂离子电池的循环寿命测试条件和要求：室温25度1C充电150分钟，1C恒流放电至2.@ >75V 切断一个周期。一次放电时间小于 36 分钟时测试结束，循环次数必须大于 300。 9. 锂离子电池工作电压范围 锂离子电池工作电压有一个范围，可能与电芯厂家，但差别不大。

锂离子电池电压范围

10.分析锂电池保护电路的工作原理

举个不恰当的例子，电池的充电和放电就像婴儿喝母乳一样。

1、如果孩子一直喝，家长不控制，可能会喝掉牛奶，类似电池过放电；

2、如果父母不给孩子喂奶，奶水会越来越多，类似于电池过充；3、如果孩子喝牛奶匆忙，很容易呛到，类似于电池的过流保护；

科学和定期喝牛奶需要父母的监督。电池如何科学充放电？

锂电池有一个安全的使用电压范围。最高和最低电压通常称为充电终止电压或截止电压。当电池的实际工作电压长期低于放电终止电压或长期高于充电终止电压时，电池内部会出现不可逆的损坏，严重损坏并导致电池性能下降，俗称电池衰减。

因此，锂离子电池内部一般有一块小PCB，与电池包装在一起。如下图所示，主要功能是保护电池。

红框为电池保护板

这种电路板根据电路的组成不同，一般具有过放保护、过充保护、过流保护、短路保护、控制IC失效后的FUSE保护等功能。工作原则。

11.锂电池保护板组成

一般锂电池保护板由控制IC、MOS管、电阻电容、保险丝FUSE等组成，如下图所示。

常用锂电池保护板电路图

TH是温度检测，里面是一个10K NTC接电池负极；ID为电池在位检测，一般电阻负极接一个47K/10K电阻，有的为0R电阻；TH和ID是可选的，并不是所有的锂电池都有。

那么根据上面的电路，我们来看看下面这些保护的工作原理吧！

12.过充保护

电池充电时，电流（方向如箭头所示）从电池组正极流入，经过FUSE后从负极流出。底部的两个MOS管都是开启的。

电池充电时的电流方向如箭头所示

充电时，控制 IC X1 会一直监控第 5 脚 VDD 和第 6 脚 VSS 之间的电压。当此电压大于或等于过充电截止电压且满足过充电电压的延迟时间时，X1将控制第3脚。将MOS管Q2关断，Q2关断后，充电电路截止（Q2的体二极管D2也反向截止），此时电池只能放电。

过充保护解除条件（满足其中之一即可）： 1、电芯两端电压下降到保护IC的过充恢复电压。2、在电池组输出端加负载放电锂离子电池保护板，直到电压小于过充保护电压。

13.过放保护

电池组两端加负载放电时，电流（箭头方向）与充电电流相反，如下图所示。

电池放电时的电流方向如箭头所示

放电时，控制 ICX1 也会一直监控第 5 脚 VDD 和第 6 脚 VSS 之间的电压。当此电压小于或等于过放截止电压并达到过放电压的延迟时间时，控制IC X1将通过第一脚。关闭 Q1。Q1关断后，放电回路截止（Q1的体二极管D1反向截止）。此时，电池只能充电。

过放保护解除条件：卸下负载，给电池组充电。当VM-VDD之间的电压达到过放​​恢复电压值时，控制IC X1会再次开启MOS管Q1。

14.过流保护/短路保护

过流保护是指对过放电流的保护。一般控制IC有过流保护和短路保护两种。控制 IC 始终监控 VSS 和 VM 之间的电压值。当电压值达到过流保护或短路保护的阈值时。达到阈值和延迟时间后，控制IC将关断MOS管Q1，切断放电电路。

电池放电时的电流方向如箭头所示

过流保护解除的条件是：去掉输出负载，控制IC会自动重新导通Q1。

过流保护的电压值一般为0.1~0.2V，短路保护检测的电压值一般为0.9V~2V，两者都与控制集成电路。不同的IC，这两个值是不一样的。

短路保护电压值是指流过Q1和Q2的电流的导通压降，即可以断定，MOS管的导通内阻越大，保护电流值越小。例如：内阻为20mΩ的MOS管，过流值为0.15V的控制IC，过流保护电流应为：0.15V/(0.02 * 2）=3.75A。

15.控制IC故障后的FUSE保护

有的保护板会在控制IC发生故障后加保险丝起到二级保护作用，避免效果更差，当然也增加了成本。