如何避免电池单元构成火灾乃至爆破？

关于锂离子电池包制造商来说，针对电池供电体系构建安全且可靠的产品是至关重要的。电池包中的电池处理电路能够监控锂离子电池的工作状况，包括了电池阻抗、温度、单元电压、充电和放电电流以及充电状况等，以为体系供给具体的剩下工作时刻和电池健康状况信息，确保体系作出正确的选择计划。此外，为了改善电池的安全功用，即使只需一种缺陷发作，例如过电流、短路、单元和电池包的电压过高、温度过高等，体系也会关闭两个和锂离子电池串联的背靠背（back-to-back）维护MOSFET，将电池单元断开。依据阻抗盯梢技术的电池处理单元（BMU）会在整个电池运用周期内监控单元阻抗和电压失衡，并有或许检测电池的纤细短路（micro-short），避免电池单元构成火灾乃至爆破。

锂离子电池安全

过高的工作温度将加快电池的老化，并或许导致锂离子电池包的热失控（thermal run-away）及爆破。关于锂离子电池高度活性化的含能材料来说，这一点是备受重视的。大电流的过度充电及短路都有或许构成电池温度的快速上升。锂离子电池过度充电期间，生动得金属锂沉积在电池的正极，其材料极大的增加了爆破的危险性，由于锂将有或许与多种材料起反应而爆破，包括了电解液及阴极材料。例如，锂/碳插层混合物（intercalated compound）与水发作反应，并释放出氢气，氢气有或许被反应放热所点燃。阴极材料，比方LiCoO2，在温度跨过175℃的热失控温度限（4.3V单元电压）时，也将开端与电解液发作反应。

锂离子电池运用很薄的微孔膜（micro-porous film）材料，例如聚烯烃，进行电池正负极的电子阻隔，由于此类材料具有出色的力学功用、化学稳定性以及可接受的价格。聚烯烃的熔点规划较低，为135℃至 165℃，使得聚烯烃适用于作为热保险（fuse）材料。跟着温度的升高并抵达聚合体的熔点，材料的多孔性将失效，其意图是使得锂离子无法在电极之间活动，然后关断电池。一起，热敏陶瓷（PCT）设备以及安全排出口（safety vent）为锂离子电池供给了额定的维护。电池的外壳，一般作为负极接线端，一般为典型的镀镍金属板。在壳体密封的状况下，金属微粒将或许污染电池的内部。跟着时刻的推移，微粒有或许迁移至阻隔器，并使得电池阳极与阴极之间的绝缘层老化。而阳极与阴极之间的纤细短路将容许电子任意的活动，并最终使电池失效。绝大大都状况下，此类失效等同于电池无法供电且功用完全中止。在少数状况下，电池有或许过热、熔断、着火乃至爆破。这便是近期所报导的电池缺陷的首要本源，并使得许多的厂商不得不将其产品召回。

 

AFE的首要任务是对过载、短路的检测，并维护充电及放电MOSFET、电池单元以及其它线路上的元件，避免过电流状况。过载检测用于检测电池放电流向上的过电流（OC），一起，短路（SC）检测用于检测充电及放电流向上的过电流。AFE电路的过载和短路捆绑以及推延时刻均可经过电量计数据闪存编程设定。当检测到过载或短路状况，且抵达了程序设定的推延时刻，则充电及放电MOSFET Q1及Q2将被关闭，具体的状况信息将存储于AFE的状况寄存器，然后电量计可读取并查询导致缺陷的原因。

关于计量2、3或4个锂离子电池包的电量计芯片集解决计划来说，AFE起了很重要的效果。AFE供给了所需的全部高压接口以及硬件电流维护特性。所供给的I2C兼容接口容许电量计拜访AFE寄存器并装备AFE的维护特性。AFE还集成了电池单元平衡控制。大都状况下，在多单元电池包中，每个独立电池单元的电荷状况（SOC）彼此不同，然后导致了不平衡单元间的电压不同。AFE针对每一的电池单元整合了旁通通路。此类旁通通路可用于下降至每一单元的充电电流，然后为电池单元充电期间的SOC平衡供给了条件。依据阻抗寻觅电量计对每一电池单元化学电荷状况的招认，可在需求单元平衡时做出正确的选择计划。

使用干净的橡皮擦或者其他材质的清洁工具轻轻擦拭锂电池上的金属触点及手机上的金属触点，有助于充电状况及电力的持久。

　　2、将用到自动关机的旧手机锂电池用保鲜膜将其牢牢裹住，包裹时尽量服帖，里外共三层，确保电池处于真空状态。然后，再在保鲜膜外面包三层报纸，使锂电池完全密封。放入冰箱的冷冻层，48小时后，取出电池，一一去掉包裹在外的六层纸膜，锂电池没有因冷冻而导致表面膨胀或变形。冷却一段时间后，然后充电。

　　3、让接近报废的锂电池彻底放电，然后重新充电激活电池。具体方法为：对手机进行深度放电，就是通过耗尽内部电能，来达到更深程度的再充电，这需要采用一些非常规的方法。用特定的装置连接手机与一个低电压小灯泡，电池内部的电量会传输到小灯泡上，直到全部都放光。“手机需要通过较低的电压慢慢耗尽电能。正常情况下，手机接通后若低于3.6伏的额定电压，就会自动关机。”放完电后，再次充电的手机电池可以使用更长时间。

　　步骤/方法

　　1手机锂电池修复--“冰冻疗法”过程解析：

　　22009年4月份买的原装锂电池作为实验对象。该锂电池已经使用了近两年，正常使用的情况下，这部手机的待机时间维持一天左右。如果通话次数比较多，电量持续的时间会更短。如果平均每个电话的通话时间为3分钟，接听或拨打10次，电量就岌岌可危。

　　3测试前，将手机关机，在电量充满后再开机。此后，不用这部手机接听和拨打任何电话，也不收发短信。在没有任何干扰的状态下，手机安静地待机，将近3天后完全没电。

　　4进入实验阶段：把全身装备好的手机锂电池放入冰箱的冷冻格（为防止锂电池受潮，需要先用保鲜膜将手机牢牢裹住，包裹时尽量服帖，里外共需三层，确保锂电池处于真空状态。然后，再在保鲜膜外面包三层报纸，使手机电池完全密封）。48小时后，取出锂电池，一一去掉包裹在外的六层纸膜，电池没有因冷冻而导致表面膨胀或变形。冷却一段时间后，把锂电池装入手机充满并开机。同样情况下，第三天时原本会自动关机的手机，屏幕上才少了一格电。一个星期后，手机屏幕上还剩余一格电。到了第九天，手机才因电量不足发出提示音。

　　5“冰冻疗法”测试前后的表现验证了一点：第一次经过冰冻的电池可以延长手机的待电时间。但冰冻并非手机电池的“不死仙丹”，长期使用会损坏锂电池。

　　注意事项

　　锂电池的循环使用寿命约600多次。如果充电次数多了，分子的热运动会使其内部分子排列微观结构逐渐被破坏，存储电荷效率会渐渐降低。而“冷冻的过程容易破坏电池原来的内部结构，短时间内或许可以增加充载电荷的能力，但长期使用未必有效。”叶教授说，锂电池内的微观结构一旦被破坏，再要完全恢复过来是不可能的，长期使用这种方法会加速手机电池的损耗。

电池包永久性的失效维护关于电池处理单元来说，很重要的一点是要为非正常状况下的电池包供给趋于保存的关断。永久性的失效维护包括了过电流的放电及充电缺陷状况下的安全、过热的放电及充电状况下的安全、过电压的缺陷状况（峰值电压）以及电池平衡缺陷、短接放电FET缺陷、充电MOSFET缺陷状况下的安全。制造商可选择任意组合上述的永久性失效维护。当检测到任意的此类缺陷，则维护设备将熔断化学稳妥丝，以使得电池包永久性的失效。作为电子元件缺陷的外部失效验证，电池处理单元规划用于检测充电及放电MOSFET Q1及Q2的失效与否。假如任意充电或放电MOSFET短路，则化学稳妥丝也将熔断。

据报导，电池内部的纤细短路也是导致近期多起电池召回的首要原因。怎样检测电池内部的纤细短路并避免电池着火乃至爆破呢？外壳关闭处理过程中，金属微粒及其它杂质有或许污染电池内部，然后引起电池内部的纤细短路。内部的纤细短路将极大地增加电池的自放电速率，使得开路电压较之正常状况下的电池单元有所下降。阻抗寻觅电量计监测开路电压，并然后检测电池单元的非均衡性——当不同电池单元的开路电压差异跨过预先设置的捆绑值。当呈现此类失效时，将发作永久性失效的告警并断开MOSFET，化学稳妥丝也可装备为熔断。上述行为将使得电池包无法作为供电源并因此屏蔽了电池包内部的纤细短路电池单元，然后避免了灾害的发作。

对于锂电作能源是否安全，不光指的燃烧爆炸带来的不安全因素，使用中主要做到以下：

1．防过放电、

2．防过低电量充电、（因为高热会使锂电缩短使用寿命）

3．防不适配的高电压充电，好多人为了追求快充，他并不知道高压快充是锂电池的杀手。

4．防水：雨水进入电池组，会使保护板损坏电芯及各种元件，严重者起火等⋯

5．过大的摔跌或金属导体误碰短路都会造成电池放电或有不良后果发生。

小结

电池处理单元关于确保终端用户的安全性是至关重要的。健旺的多极维护——过电压、过电流、过热、电池单元非均衡以及MOSFET失效监测，极大地改善了电池包的安全性。经过监测电池单元的开环电压，阻抗寻觅技术可检测电池内部的纤细短路，并然后永久性的失效电池，确保了终端用户的安全。