如何设置安全的锂电池保护电路

据统计，锂离子电池的全球需求已达

13 亿只，并随着应用领域的不断扩展，这一数据在逐

年递增。正因如此，随着锂离子电池在各个行业用量的迅速激增，电池的安全性能也日益突
出，不仅要求锂离子电池具有优异的充、放电性能，还要求具有更高的安全性能。那锂电池
到底为什么发生起火甚至爆炸呢，有什么措施可以避免和杜绝吗？

　　笔记本电池爆炸，不仅同其中所用的锂电池电芯的生产工艺有关，也同电池内封装的
电池保护板、笔记本电脑的充放电管理电路以及笔记本的散热设计有关。笔记本电脑不合理
的散热设计和充放电管理，将使电池电芯过热，从而大大增加了电芯的活性，同时增加了
爆炸、燃烧的几率。

　　锂电池材料构成及性能探析

　　首先我们来了解一下锂电池的材料构成，锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部
材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负
极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的
研究一直是锂离子电池行业发展的重点。

　　负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离
子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，
正极材料的成本大约占整个电池成本的

40%左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子

电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需
要

5 克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达 500 千克

的正极材料。

　　尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多，常见的正极材料主要成分为

 

LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列
呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。
锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。

　　锂电池充放电管理设计

　　锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排
列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合。
锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问
题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构
级去设计以容纳更多的锂离子

;填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良

好导电性，减小电池内阻。