电池管
理电子设备如何增强电池的安全性
对于锂离子电池包制造商来说，针对电池供电系统构建安全且可靠的产品是至关重要
的。电池包中的电池管理电路可以监控锂离子电池的运行状态，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态等，以为系统提供详细的剩余运转时间和电池健康状况
信息，确保系统作出正确的决策。此外，为了改进电池的安全性能，即使只有一种故障发生，
例如过电流、短路、单元和电池包的电压过高、温度过高等，系统也会关闭两个和锂离子电池
串联的背靠背
(back-to-back)保护 MOSFET，将电池单元断开。基于阻抗跟踪技术的电池管理
单元
(BMU)会在整个电池使用周期内监控单元阻抗和电压失衡，并有可能检测电池的微小
短路
(micro-short)，防止电池单元造成火灾乃至爆炸。
锂离子电池安全
过高的工作温度将加速电池的老化，并可能导致锂离子电池包的热失控
(thermal
run-away)及爆炸。对于锂离子电池高度活性化的含能材料来说，这一点是备受关注的。大电
流的过度充电及短路都有可能造成电池温度的快速上升。锂离子电池过度充电期间，活跃得
金属锂沉积在电池的正极，其材料极大的增加了爆炸的危险性，因为锂将有可能与多种材
料 起 反 应 而 爆 炸 ， 包 括 了 电 解 液 及 阴 极 材 料 。 例 如 ， 锂
/ 碳 插 层 混 合 物 (intercalated
compound)与水发生反应，并释放出氢气，氢气有可能被反应放热所引燃。阴极材料，诸如
LiCoO2，在温度超过 175
℃的热失控温度限(4.3V 单元电压)时，也将开始与电解液发生反
应。
锂离子电池使用很薄的微孔膜
(micro-porous film)材料，例如聚烯烃，进行电池正
负极的电子隔离，因为此类材料具有卓越的力学性能、化学稳定性以及可接受的价格。聚烯
烃的熔点范围较低，为
135
℃至 165℃，使得聚烯烃适用于作为热保险(fuse)材料。随着温度
的升高并达到聚合体的熔点，材料的多孔性将失效，其目的是使得锂离子无法在电极之间
流动，从而关断电池。同时，热敏陶瓷
(PCT)设备以及安全排出口(safety vent)为锂离子电池
提供了额外的保护。电池的外壳，一般作为负极接线端，通常为典型的镀镍金属板。在壳体
密封的情况下，金属微粒将可能污染电池的内部。随着时间的推移，微粒有可能迁移至隔离
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微小短路将允许电子肆
意的流动，并最终使电池失效。绝大多数情况下，此类失效等同于电池无法供电且功能完全
终止。在少数情况下，电池有可能过热、熔断、着火乃至爆炸。这就是近期所报道的电池故障
的主要根源，并使得众多的厂商不得不将其产品召回。
电池管理单元
(BMU)以及电池保护
电池材料的不断开发提升了热失控的上限温度。另一方面，虽然电池必须通过严格
的
UL 安全测试，例如 UL1642，但提供正确的充电状态并很好的应对多种有可能出现的电
子原件故障仍然是系统设计人员的职责所在。过电压、过电流、短路、过热状态以及外部分立
元件的故障都有可能引起电池突变的失效。这就意味着需要采取多重的保护
——在同一电池
包内具有至少两个独立的保护电路或机制。同时，还希望具备用于检测电池内部微小短路的
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