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锂电池新国标给被动保护器件带来机会

近年来,随着电子产品应用功能的日益强大,对于锂电池的要求也越来越高,锂电池的能量密度也变得越来越高,对其安全的要求也就更高了。锂离子电池由于其自身特性,在过充电、过放电、短路等情况下极易发生安全事故。所以锂离子电池必须要加保护电路。目前锂电池的保护采用IC+ MOSFET构成一级保护电路(如下图所示) ,最大限度地保证锂离子电池的安全性,但由于IC和MOSFET等半导体元件极易受到EOS和ESD等影响而损坏失去保护功能,所以除一级保护电路外还应该有被动保护器件(如PPTC、Breaker、SCP等)组成的二级保护电路。但是很多锂电池中小企业为了降低成本而选用低质量的 IC和MOSFET并且去掉了二级保护,在这种情况下,锂电池的安全难以得到保证,特别是锂电池的容量越来越大,危险性变的越来越高。中国是世界上最大的锂电池生产和消费国家,但是却一直没有关于锂电池安全的强制性国家标准来规范锂电池市场。

锂电池安全的新国家标准GB31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》于2014年12月5日被发布,从标准代号GB可以看出,该标准为国家强制性标准,并且该标准于2015年8月1日正式实施。

GB 31241-2014作为我国电池行业唯一一部自行起草的国家标准,与UL、IEC和PSE等国外锂电池标准相比,增加了锂电池一级保护失效模式下的测试要求,虽然测试条件不是非常苛刻,但由于是强制标准,所以会对国内锂电池产品市场产生一定的影响,也给锂电池被动保护器件 (如SMD Fuse、Thermal Fuse、PPTC、Breaker、SCP等) 带来了更大的机会。

上海长园维安在锂电池保护器件的开发及应用方面有着多年的经验,开发的SMD Fuse、Thermal Fuse、PPTC、Breaker和SCP等被动保护器件正好可以满足锂电池新国标的要求。

 

SMD Fuse

SMD Fuse 为电流型保护器件,当电流流过SMD Fuse时,因SMD Fuse存在一定的电阻,所以SMD Fuse将会发热,如果锂电池的外部回路中产生短路等原因使电路中电流发生异常升高时,SMD Fuse的温度会急剧升高,一旦达到熔点以上时SMD Fuse 自身熔断,切断锂电池的外部回路,从而起到保护锂电池的安全。SMD Fuse是一次性保护元件,动作后无法恢复,必须更换。  

Thermal Fuse

Thermal Fuse能感应到锂电池内部或外部产生短路或其它原因导致的电池内部产生的过热,当温度升高至一定水平,Thermal Fuse 会快速熔断,从而切断锂电池的外部回路,防止电池爆炸,产生人身伤害事件。 Thermal Fuse是一种单次保护元件,动作后无法恢复,必须更换。

PPTC

PPTC是一种正温度系数聚合物热敏电阻,由聚合物基体及使其导电的粒子组成。锂电池充放电电路工作正常时它的阻值很小(压降很小),不影响电路的正常工作,当电路出现过电流或者过温时,使PPTC温度升高,PPTC阻值以几个数量级急剧增大,切断锂电池的电流回路,从而保护锂电池的安全,直到故障消失后PPTC自动恢复为低阻值,锂电池恢复正常工作。

长园维安PPTC有三种封装形式:引线型、薄片型(带型)和贴装型,应用灵活方便。

Breaker

新型热控制式双金属混合PPTC器件——Breaker,其电流额定值高于普通用于电池保护用的PPTC。这就有助于满足最新平板电脑和超薄计算设备中更大容量的锂聚合物电池和方形电池的安全性要求。

Breaker是将双金属保护器和PPTC器件并联,双金属保护器可提供自复式过流、过热保护,同时PPTC器件用作加热器保持双金属保护器在故障消除前一直处于断开状态。

SCP

SCP为三端保护器件,能提供过流、过温、过压等较全面的保护,在多节锂电池二级独立保护器件被广泛的应用。

SCP主要由高温熔丝和加热电阻等组成。SCP的高温熔丝连接于两个外部引脚,加热电阻一端与高温熔丝相连,一端连接至外部引脚。在实际应用中,高温熔丝串联在主线路中,加热电阻通过MOSFET连接至地。当有过流或者过热状况发生时,SCP的高温熔丝受热熔断,切断电流回路。或者当过压检测芯片检测到电芯发生过压状况时,过压检测芯片打开MOSFET,电流流过加热电阻、MOSFET至地,加热电阻被加热到一定温度,高温熔丝受热熔断,切断电流回路,保护锂电池安全。

 

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