试比较锂离子电池不同的电路保护方案

自从锂离子电池诞生起, 安全问题就一直伴随着, 随着手机、平板电脑等便携式电子设备的普及，对电池容量的要求也越来越高, 同时, 要求电池的体积越来越小, 这就要求电池芯的能量密度高, 而危险性也就随之增加。因此, 锂离子电池的保护是不可缺少的，针对不同类型的锂离子电池，不同厂家也提出了不同的保护方案。

锂离子电池简介

自从锂离子电池诞生起, 安全问题就一直伴随着, 随着手机、平板电脑等便携式电子设备的普及，对电池容量的要求也越来越高, 同时, 要求电池的体积越来越小, 这就要求电池芯的能量密度高, 而危险性也就随之增加。因此, 锂离子电池的保护是不可缺少的，针对不同类型的锂离子电池，不同厂家也提出了不同的保护方案。

电池类型及其保护：

锂离子电池有多种分类，按照形状可分为：圆柱形和方形；按照电解液状态又可分为：锂离子和锂聚合物电池，目前，移动电源所用电池芯大多为圆柱形的18650 cell（直径18mm, 长度65mm）和方形的锂聚合物电池芯。下面从电池结构上来分析其安全性。

1. 圆柱形锂离子电池（18650）

电池芯内部有PPTC（可恢复保险器件）用于过温度及过电流保护。当电池芯温度过高或电流过大时，PPTC 会变成高阻状态，从而阻断电池芯充放电电流，避免电池起火爆炸。

热保险丝可以较好的保护电池芯避免因发热而产生的起火爆炸，而且成本较低。但是，由于电流大小、环境温度、电路板温度及电池芯温度都容易引起热保险丝的误动作，其不可恢复特性使得这种方案的应用有一定的局限性。

普通电流保险丝成本低，对于电池的过充电保护效果不佳，因为其不能感测电池芯的温度。电池短路容易烧断保险丝，不可恢复，电池报废，因此，这种保护方案主要应用于低端的锂电池。

慢 断型电流保险丝的动作时间长于 Safety IC 的过电流保护动作时间，这就保证了 Safety IC 作为主动组件的第一级保护作用，不会触发作为二级保护的保险丝，电池处于安全状态。这种方案对于电池芯的过充电保护效果不佳，但是在电池芯安全的前提下， 此种方案可以满足 LPS 的要求。

2.（Safety IC + Mosfet）+ PTC/MHP

下图为模拟 6 串电池的过充电测试，目的是探测电池不同位置的温度变化。

下图为另一个电池温度的试验

上面的试验结果都表明，电池的电极部位是温度最高的，因此，PTC/ MHP 连接电池电极可以有效地防止电池的起火爆炸，这种方案是目前最为有效的，也是被绝大多数电池厂家所采用的。

3. 双（Safety IC + MOSFET） 

采用双重主动组件保护可以提供保护电路的可靠性，降低保护组件的失效概率，同时，可以满足安规的要求。但是，对于电池型的保护并不是非常完善的。

下图是导致电池起火的一些原因。