前言

各位朋友，大家好！今天和大家分享下聚合物鋰電池的選型及應(yīng)用相關(guān)的話題；

眾所周知，這些年鋰電池在各種形形色色的智能設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，為我們的生活帶來了極大便利的同時(shí)，鋰電池的安全問題也日趨成為需要著重考慮的焦點(diǎn)；特別是對于我們從事智能設(shè)備開發(fā)的技術(shù)人員，鋰電池合理地選型、應(yīng)用，在整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程中，應(yīng)該進(jìn)行著重的考慮，驗(yàn)證及測試；

因?yàn)楸救怂婕邦I(lǐng)域的原因，為了嚴(yán)謹(jǐn)起見，我們只闡述鋰聚合物電池的選型及應(yīng)用。在下文描述中提到的鋰電池，均指鋰聚合物電池；我們著重從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行相關(guān)的討論，歡迎大家評論區(qū)留言評論補(bǔ)充，如有不當(dāng)之處，還請指正；

什么是聚合物鋰電池    

 ·概念   

·特點(diǎn)

聚合物鋰電池選型

    ·電壓和容量

    ·尺寸

    ·安全性和可靠性

    ·成本

    ·認(rèn)證和合規(guī)性

    ·品牌和評價(jià)

設(shè)計(jì)考量 

什么是聚合物鋰電池

概念

聚合物鋰電池，又稱高分子鋰電池，是一種新型鋰電池。與傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰電池相比，它最大的不同在于電解質(zhì)使用了膠體聚合物；

特點(diǎn)

高能量密度：聚合物鋰電池具有較高的能量密度，這意味著在相同體積或重量下，它能存儲更多的電能，為設(shè)備提供更長的使用時(shí)間。

循環(huán)壽命長：聚合物鋰電池的循環(huán)壽命相對較長，可以反復(fù)充放電多次而保持較高的性能，這降低了電池更換的頻率和成本。安全性高：采用固體電解質(zhì)而不是液態(tài)電解液，聚合物鋰電池不易泄漏、不易燃爆，因此具有較高的安全性。此外，其鋁塑軟包裝也增強(qiáng)了其安全性。形狀可定制：制造商可以根據(jù)客戶需求定制電池的形狀，這使得電池可以更有效地利用空間，并適應(yīng)各種設(shè)備的設(shè)計(jì)需求。輕量化和薄型化：聚合物鋰電池的重量相對較輕，厚度也可以做得更薄，這使得它在移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備等對重量和體積有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域具有優(yōu)勢。自放電小：聚合物鋰電池在長時(shí)間存放后，其自放電率較低，即電量損失較小，這有助于保持電池的長久性能。環(huán)保：聚合物鋰電池對環(huán)境無污染，符合綠色環(huán)保的要求。應(yīng)用上，一般智能手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、便攜式醫(yī)療設(shè)備、可穿戴設(shè)備、電動玩具等均是采用聚合物鋰電池進(jìn)行供電的；

鋰電池選型

鋰電池的選型涉及多個(gè)方面，需要綜合考慮以確保選擇到最適合特定應(yīng)用的電池。以下是一些關(guān)鍵的選型步驟和建議：

電壓和容量

聚合物電池的標(biāo)稱電壓是3.7V，即最低的工作電壓。鋰電通常使用的電壓為3.0V-4.2V。鋰電池的容量需要根據(jù)設(shè)備的需求進(jìn)行分析計(jì)算。一是設(shè)備在不使用時(shí)需要滿足的待機(jī)時(shí)間，或者說船運(yùn)模式下的耗電時(shí)間；二是設(shè)備在充滿電時(shí)，以一個(gè)固定的使用頻率下，能夠滿足的使用時(shí)間；通過這兩組計(jì)算之后，按照最大的容量值進(jìn)行選型；這兩個(gè)時(shí)間的計(jì)算，還需要考慮兩個(gè)比較重要的點(diǎn)。1、考慮到電池的自放電電流值。這個(gè)可以參考鋰電池的規(guī)格書或者咨詢電池供應(yīng)商；2、考慮到產(chǎn)品使用壽命內(nèi)，電容容量的衰減；下面我們舉例說明：比如有這樣一個(gè)產(chǎn)品需求：1、出廠后設(shè)備可待機(jī)一年；2客戶充滿電后，每天使用3次，每次使用時(shí)間為90S，可連續(xù)工作一個(gè)月；設(shè)備的待機(jī)電流是5ua,工作電流是12mA;假設(shè)我們選了一顆鋰電池，容量為150mAh,自放電電流為6uA;計(jì)算一下是否能夠滿足1、（0.005+0.006）mA* 365 *24 = 96.36mAh;待機(jī)一年需要大概100mAh;2、（0.005+0.006）mA*24 =0.264mAh; 每天待機(jī)大概需要消耗的容量值；      （ 12+0.006）mA*0.075 = 0.90045mAh；每天工作需要消耗的容量值；         0.90045mAh + 0.264mAh = 1.16445mAh; 每天需要消耗的容量值；        1.16445mAh * 30 = 34.9335mAh; 工作一個(gè)月大概需要不到35mAh;通過以上兩組計(jì)算，為了滿足所有需求，我們?nèi)∽畲笾担豢紤]到使用壽命內(nèi)的容量衰減、以及為了保險(xiǎn)起見，我們對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行一個(gè)降額。綜合考慮，可以選擇120mAh或者150mAh; 

這里需要注意的一點(diǎn)是，通常情況下，鋰電池規(guī)格書中給出的容量值，指的是從4.2V進(jìn)行放電到3V時(shí)的電量；通常3V以下的電量已經(jīng)微乎其微;如果電池放電到截止保護(hù)電壓仍長時(shí)間不能得到充電，那么對于鋰電池的損壞可能將是不可逆轉(zhuǎn)的；

尺寸

因鋰電池形狀的可塑性，可根據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)的空間限制，選擇適合的電池尺寸。確保電池能夠方便地集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。

安全性和可靠性

選擇具有良好安全性能的電池；主要考慮鋰電池是否集成了過充保護(hù)、過放保護(hù)、短路保護(hù)；好一些的鋰電池內(nèi)部還集成了溫度采集電流，比如NTC電阻；用于采集電池在充放電過程中電芯的溫度；

考慮電池的壽命和循環(huán)次數(shù)，在長時(shí)間的使用以及多次充放電循環(huán)后，電池的容量會有一定的衰減。選擇能夠長時(shí)間穩(wěn)定工作的電池也是一個(gè)重要的考慮因素；

成本

在滿足性能需求的前提下，比較不同品牌和型號的電池價(jià)格，選擇性價(jià)比較高的產(chǎn)品。

注意避免過于追求低價(jià)而犧牲電池的性能和質(zhì)量。

認(rèn)證和合規(guī)性

確保所選電池符合相關(guān)的國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如UL、CE等認(rèn)證。一般在智能設(shè)備的生產(chǎn)和制造過程中，如涉及安全的部分，沒有UL或CE認(rèn)證，則在整機(jī)產(chǎn)品的認(rèn)證檢測中是無法通過的，也就無法上市銷售；

然后還有一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)，那就是IEC62133；IEC 62133是國際電工委員會（IEC）發(fā)布的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，名為“IEC 62133-2：可重復(fù)使用鋰離子電池和電池組的安全性 - 第2部分：鋰離子電池和電池組的工業(yè)性質(zhì)”。IEC 62133標(biāo)準(zhǔn)旨在規(guī)范可重復(fù)使用的鋰離子電池和電池組的安全性能，確保其在使用、運(yùn)輸和處理過程中不會引發(fā)安全事故。

所以在選型時(shí)，以上兩點(diǎn)也是要進(jìn)行考慮的；

品牌和評價(jià)

選擇知名品牌和具有良好口碑的電池供應(yīng)商，以降低采購風(fēng)險(xiǎn)。查閱其他用戶的評價(jià)和反饋，了解電池的實(shí)際使用效果和潛在問題。另外還可以關(guān)注一下供應(yīng)商的電池出貨檢驗(yàn)記錄，相關(guān)型號的出貨量等，這些均可以從一定程度上反映一個(gè)電池供應(yīng)商的專業(yè)程度及生產(chǎn)能力；

綜上以上幾點(diǎn)，仔細(xì)評估，為設(shè)備或系統(tǒng)選擇到最適合的鋰電池。

設(shè)計(jì)中的考量

除以上選型過程需要對鋰電池各項(xiàng)參數(shù)及條件進(jìn)行考慮之外，為了得到一個(gè)更可靠的設(shè)計(jì)，通常在系統(tǒng)電路中也要有一些考慮；

1、鋰電池集成有電池

保護(hù)板，包括過充保護(hù)，過放保護(hù)，短路保護(hù)，過流保護(hù)等。安全起見，我們不能僅僅依靠電池的保護(hù)功能來實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)。應(yīng)該在確保在單一故障狀態(tài)下，仍然能夠保證設(shè)備的安全運(yùn)行。這就要求我們在電路設(shè)計(jì)中，選用可靠的電池充電管理芯片，即也要包括但不限于過充保護(hù)，過放保護(hù)，短路保護(hù)等；雙重甚至多重保護(hù)可以大大降低故障的發(fā)生；

2、對于充電電流比較大的，可以考慮選用帶有溫度傳感器的鋰電池。通過在充電過程中采集鋰電池電芯的溫度，控制整機(jī)設(shè)備的充電電流大小在電池規(guī)定的溫度范圍內(nèi)充電，保證電池的使用安全；比如下圖我截取了某鋰電池規(guī)格書的工作溫度范圍：

3、可以在電池的正極增加PPTC熔斷器，當(dāng)在充電或者放電時(shí)產(chǎn)生過流的時(shí)候，能夠起到防護(hù)的作用；

4、PCB設(shè)計(jì)中，鋰電池與板卡的連接，如果為焊點(diǎn)，正極與負(fù)極間距要拉大一些；防止在生產(chǎn)制造過程中出現(xiàn)電池短路的情況；也可以考慮使用接插件的方式并注意進(jìn)行防呆設(shè)計(jì)；

以上就是今天的內(nèi)容。