可充电锂离子和锂聚合物电池保护的需求

随着时尚设计和轻薄便携式消费电子产品（如智能手机、平板电脑和其他先进的手持式电子产品）越来越普及，锂离子和锂聚合物电池（统称为锂电池）已经成为这些应用的直接首选电源。由于消费类设备的电池技术和外形因素超出了传统圆柱形电池的范围，锂电池因其高能量密度、小体积和设计灵活性，需求越来越旺。这些电池反过来需要更小的电路保护器件，以在更薄、更精悍、更紧凑的便携式产品中提供可靠保护。

电池保护的需求

锂电池组对外部短路、失控的充电情况和肆意过充引起的故障特别敏感，肆意过充会导致有潜在损坏作用的过流和过热情况。过充、深度放电或短路情况会产生热量，可导致锂电池膨胀、破裂或出现其他问题。

虽然内部电池故障不常见，但不良事件可能会影响电池组PCM（保护控制模块）上的任何复杂电子装置，如燃油表或充电控制器。由于这些器件易受这些事件影响，使用PCM的锂电池需要多级保护，防止原电池的可能导致热逸散和潜在故障的过充停用、过热停用和过压/欠压闭锁。

UL、IEC和IEEE等组织已经实施了锂离子和锂聚合物电池组相关的安全法规，并制定证明其抵御短路和过载事件的测试要求。（详细信息请参阅UL2054“家用和商用电池标准”、IEEE1725-2006“手机用可充电电池标准”以及IEC/EN60950和IEC62133规范。）。

此外，特定的终端产品应用还要求限制蓄电池的功率输出，以降低设备故障的风险。使用UL2054中所述的有限功率电源(LPS)测试来确定原电池或蓄电池在可能存在安全问题的这类应用中是否适合。

本应用笔记讨论了锂电池的短路保护需求，显示TEConnectivity的业务单元TE电路保护部(TE)生产的器件如何帮助设计人员实现安全可靠的电池解决方案。作为聚合物正温度系数(PPTC)自复式器件的先驱，TE电路保护部开发了几种电池保护应用的材料平台。

每种都提供不同的性能特征，一系列热切断（或激活）温度PolySwitchPPTC可复位器件具有各种外形，包括片状、盘状或表面帖装和可焊/可回流产品。

公司的MHP（金属混合PPTC）技术提供了用于高速放电锂聚合物和方形电池应用的可复位紧凑型器件。TE还提供不可复位晶片保险丝，规格从0402到1206不等。

短路情况

未经保护的电池或电池组在被低阻元件“硬短路”时会输出非常高的电流。在这种情况下，电池内部阻抗消耗的电能会导致电池温度升高。其严重程度取决于电池组的热特性和电池的化学组成。

此外，当金属物体（如钥匙链）桥接电池/电池组的外露端子时，会发生意外短路。这种短路会使温度升高到足以损坏电池、其他器件或周围材料的程度。至少也会降低电池组的性能，对于有些电池组，会发生热逸散，进而导致损坏。

未进行保护的电池组即使被小阻值（如几百毫欧）元件“软短路”，也可能会出现各种问题，从电池中的电能消耗到短路元件中的电能消耗等。试验表明阻性短路元件在这种情况下温度可达到600oC以上，这可能引燃周围可燃材料。

过充情况

不同的电池化学组成需要特定的充电分曲线，以优化性能并最大程度地减小安全问题。如果不符合此曲线，则可能会发生过充情况。电池过充情况最常见的原因有：

?充电器在充满电后未能停止向电池组供给电流的失控充电情况。这种情况一般是由充电器故障造成的。

?在错误的条件下用不正确的或有故障的充电器对电池组充电的肆意滥充。发生这种情况的最可能原因是消费者使用从配件市场上购买的（非原装）或非兼容的充电器。当使用一些从配件市场上购买的产品时，由于电池化学组成和充电器设计的独有特性，可能会发生产品可靠性或安全问题。

电池过充会因过流或过压或者两者的结合而引起。如果电流或电压允许超过规定值，电池温度会明显上升。在一种典型的过充故障期间，当过高的电压加在充满电的电池上时，电池温升会导致电池成分的化学降解。