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锂离子电池的低温技术是什么?

来源:宝鄂实业    2019-05-06 18:57    点击量:
低温防护的主要思路是通过保护板的热敏电阻NTC测量外界温度,并将测量出的温度反馈到主机或保护板主控芯片上,当监控到的外界温度过低不合适充电时,主机或者主控芯片就会切断充电功能。
 
在这一过程中,NTC作为测量温度数值的器件,其电阻会随着温度发生明显变化,测量出了NTC的电阻,就可以得到对应的环境温度值。
 
在NTC反馈温度之后,主机或者保护板主控芯片会根据之前设定好的程序、在特定温度条件下关断产品的充电回路。从而达到低温下保护电池不会被充电的目的。
 
但是明眼的小伙伴一下子就可以看出来,低温防护措施治标不治本,因为电池在低温防护下丧失了充电的功能。那么是否有低温下保持电池可以正常充电的方法呢?答案是肯定。 
 
——外回路加热
 
对于动力电池而言,不允许低温充电显然是不现实的,为了保证其在低温时的充电,就只能对电池进行加热了。
 
外回路加热的方案多见诸于各项动力电池专利,主要方式是在电池回路中增加一个PTC加热器及传热器,当外界温度过低时,充电电流只流经加热器,而后传热器将热量传导给电芯,在电芯温度升高到目标温度之前,其处于休眠状态。
 
由于有了低温加热装置,我们终于可以对低温充电说:不怕不怕啦~~~但问题依旧存在:这种外回路加热的方式,效率太慢,其往往需要数十分钟才能将电芯加热到目标温度,这会大幅降低用户体验。那么,是否存在一种快速加热的方式呢?这样似乎就可以完美解决我们的问题了。 
 
——内回路加热
 
当加热装置位于电芯之外时,传热速度自然会很慢。但是如果加热装置就在电芯内部、且每个电芯自带一个加热器的话,那么加热效率的提升就将极其显著了。
 
对于自加热电芯而言,除了需要常规的正负极间回路之外,还需要增加一个“内加热回路”。当外界温度较高时,内加热回路不通过电流,电芯进行正常充放电;当外界温度较低时,内加热回路导通并对电芯进行加热,加热至目标温度后电芯再进行正常充放电。
 
从图一可见,内加热电芯内部由正极、负极和加热镍箔三部分构成,加热镍箔与加热极耳和负极耳皆为导通状态,加热极耳与负极极耳在电芯外部有开关连接。当系统检测到电芯温度较低时,加热开关会断开,此时的回路如图二所示:
 
电芯充放电电流直接流过加热镍箔、并给电芯加热。当系统检测到电芯温度较高时,加热开关闭合,加热镍箔不再有电流流过,电芯可以正常充放电。
 
这种内加热电芯在短时间内完成温度的上升,并仅损失小部分能量:
 
目前,此种电芯已经在试产阶段,如何进一步提高加热效率、减少加热机构的重量是接下来的主要研究方向。