NTC熱敏電阻溫度傳感器提供鋰離子電池安全性

NTC熱敏電阻溫度傳感器是鋰離子電池充電和安全性的關(guān)鍵組成部分。上海自動(dòng)化儀表四廠提供了在充電周期內(nèi)將鋰離子電池保持在非常佳狀態(tài)所需的關(guān)鍵溫度數(shù)據(jù)。充電過程中對溫度的精心管理可延長電池壽命，并避免鋰離子電池固有的危害。

鋰離子電池為綠色能源供電

由于重量輕，能量密度高，鋰離子電池僅用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品。鋰離子電池現(xiàn)在正在大功率應(yīng)用中替代鉛酸電池，例如儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS），光伏太陽能（PV）和電動(dòng)汽車（PEV）。與以前的電池技術(shù)不同，鋰離子電池在部分充電或放電后不會(huì)形成“記憶”，并且可以完全放電數(shù)百次而不會(huì)降低性能。這使得它們特別適合綠色能源應(yīng)用。

給鋰離子電池充電

該電池大學(xué)圖表說明鋰離子電池充電的四個(gè)不同的階段。它顯示了整個(gè)充電周期中的電流和電壓關(guān)系

1.預(yù)充電 電流保持恒定，同時(shí)允許電壓上升到非常大設(shè)定點(diǎn)。

2.飽和 電壓保持在非常大設(shè)置點(diǎn)，隨著時(shí)間的流逝，充電電流會(huì)減小。

3.就緒 當(dāng)充電電流下降到電池額定輸出電流的3％時(shí)，將關(guān)閉充電電壓。

4.充值充電 僅當(dāng)電池長時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，才需要此階段。

電荷平衡雖然不是四個(gè)充電階段之一，但對于安全高效地使用多節(jié)鋰離子電池來說是必需的。也稱為充電均衡，它可以確保在充電過程中每個(gè)電池與其他電池保持同步。

極限電壓和電流

充電電流受到限制，并且在預(yù)充電階段允許充電電壓上升。非常大充電電流主要由電池的安培小時(shí)額定值確定。隨著充電的進(jìn)行，取決于特定的鋰離子電池化學(xué)性質(zhì)，增加的電壓被限制在每個(gè)電池單元4.1V和4.3V之間的預(yù)定設(shè)定點(diǎn)。較早的鎳基電池要求每節(jié)電池限制為4.1V，而鈷，錳和鋁電池類型不能超過每節(jié)電池4.2V。非常高容量的鋰離子電池每個(gè)電池只能充電至4.3V。

在飽和階段，電壓保持在這些預(yù)充電非常大設(shè)置點(diǎn)。充電電流首先緩慢減小，然后迅速減小。當(dāng)充電電流降至電池安培小時(shí)額定值的3％時(shí)，充電終止并準(zhǔn)備使用電池。

打頂費(fèi)與trick流充電不同。鋰離子電池在閑置時(shí)可以很好地保持充電，內(nèi)部放電很少，但是可能需要在較長時(shí)間后“補(bǔ)足”。不推薦流充電。

為確保穩(wěn)定性，在充電過程中會(huì)仔細(xì)控制電壓和電流。其中，控制充電電壓對于管理電池溫度非常為重要。

監(jiān)控電池溫度

電池溫度過低會(huì)降低充電速度，而電池溫度過高則會(huì)造成危險(xiǎn)。保持正確的充電溫度范圍具有增加電池壽命預(yù)期的額外好處。

鋰離子電池通常在充電所需的2-3個(gè)小時(shí)內(nèi)溫度會(huì)升高5°C（9°F）。該溫度升高是正常現(xiàn)象，并且是由于在充電周期中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的。為避免危險(xiǎn)，在充電過程中電池不得超過10°C（18°F）。

在充電周期中，電池周圍環(huán)境中的環(huán)境溫度對電池溫度有很大影響。充電的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量起著增加電池初始溫度的作用。充電期間鋰離子電池的非常佳溫度范圍很窄，在10°C至30°C（41°F至86°F）之間。快速充電雖然可以接受，但要求電池溫度不超過45°C（113°F）。在45°C（113°F）以上的溫度下充電會(huì)降低電池性能。

無論是由于過電流，過電壓，高環(huán)境溫度還是這些因素的任意組合所引起的過熱，都可能導(dǎo)致熱失控。這是一種危險(xiǎn)情況，可能導(dǎo)致電池起火，甚至發(fā)生災(zāi)難性爆炸。為避免熱失控，不能超過安全電池的非常高溫度。

必須小心遵守安全充電的溫度上限。 電池爆炸閾值溫度變化很大，具體取決于特定的鋰離子電池化學(xué)性質(zhì)：

130°C至150°C（266°F至302°F）–鈷酸鋰，主要用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品

170°C至180°C（338°F至356°F）–鋰鎳錳鈷氧化物，廣泛用于車輛

250°C（482°FF）–鋰離子錳氧化物，在電池供電的手動(dòng)工具中很流行

如果要避免潛在的災(zāi)難，必須在達(dá)到這些溫度之前完全關(guān)閉電池充電電壓。

鋰離子充電控制器

已經(jīng)開發(fā)出用于安全有效的鋰離子電池充電的解決方案。精確控制充電電流，電壓以及對電池溫度的管理，要求鋰離子電池充電器采用復(fù)雜的電子控制電路。這些控制器利用預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)和算法動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電壓。這樣可以在整個(gè)充電周期內(nèi)將電池溫度保持在既定的安全范圍內(nèi)。

這些模數(shù)控制器通常稱為ADC，采用溫度傳感器，物理安裝在鋰離子電池上，可為控制器提供溫度數(shù)據(jù)。使用此反饋，控制器可以補(bǔ)償電池溫度過高或過低，環(huán)境溫度過高的情況，并且在電池達(dá)到臨界高溫時(shí)將完全停止充電。

在大功率應(yīng)用中，充電控制器需要在鋰離子電池上安裝多個(gè)溫度傳感器。至少一個(gè)傳感器監(jiān)視電池的每個(gè)單元。NTC熱敏電阻是向ADC提供溫度反饋的首選傳感器。充電控制器根據(jù)控制器的類型和電池中電池的數(shù)量單獨(dú)或共同監(jiān)視電池的溫度。NTC熱敏電阻傳感器直接與電池主體接觸即可獲得必要的溫度讀數(shù)。或者，將溫度傳感器安裝在電池的電氣端子上以獲得電池溫度。

溫度傳感器的選擇

上海自動(dòng)化儀表四廠作為鋰離子電池充電的重要組成部分，選擇正確的電池溫度傳感器也至關(guān)重要。選擇傳感器時(shí)應(yīng)考慮：

精度–關(guān)鍵溫度測量所需的嚴(yán)格公差

可靠性–隨時(shí)間推移保證的規(guī)格和穩(wěn)定的特性

響應(yīng)速度快–熱時(shí)間常數(shù)低，可提供及時(shí)的控制器反饋

耐用性–優(yōu)質(zhì)的零件和精確的制造確保了可靠的使用壽命

為鋰離子電池選擇NTC熱敏電阻溫度傳感器可能需要其他注意事項(xiàng)：

在整個(gè)電池的預(yù)期工作溫度范圍內(nèi)，公差不超過5％，以確保正確的測量

電池的環(huán)境和結(jié)構(gòu)決定了傳感器是嵌入式，觸點(diǎn)安裝還是需要外殼

適當(dāng)?shù)耐鈿た梢蕴峁┖唵味喂痰陌惭b，有效的導(dǎo)熱并防止物理損壞

傳感器外殼和熱敏電阻輸出之間的高壓隔離確保安全性和操作完整性