隨著時(shí)尚設(shè)計(jì)和輕薄便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品（如智能手機(jī)、平板電腦和其他先進(jìn)的手持式電子產(chǎn)品）越來越普及，鋰離子和鋰聚合物電池（統(tǒng)稱為鋰電池）已經(jīng)成為這些應(yīng)用的直接首選電源。由于消費(fèi)類設(shè)備的電池技術(shù)和外形因素超出了傳統(tǒng)圓柱形電池的范圍，鋰電池因其高能量密度、小體積和設(shè)計(jì)靈活性，需求越來越旺。這些電池反過來需要更小的電路保護(hù)器件，以在更薄、更精悍、更緊湊的便攜式產(chǎn)品中提供可靠保護(hù)。

電池保護(hù)的需求

鋰電池組對外部短路、失控的充電情況和肆意過充引起的故障特別敏感，肆意過充會(huì)導(dǎo)致有潛在損壞作用的過流和過熱情況。過充、深度放電或短路情況會(huì)產(chǎn)生熱量，可導(dǎo)致鋰電池膨脹、破裂或出現(xiàn)其他問題。

雖然內(nèi)部電池故障不常見，但不良事件可能會(huì)影響電池組PCM（保護(hù)控制模塊）上的任何復(fù)雜電子裝置，如燃油表或充電控制器。由于這些器件易受這些事件影響，使用PCM的鋰電池需要多級保護(hù)，防止原電池的可能導(dǎo)致熱逸散和潛在故障的過充停用、過熱停用和過壓/欠壓閉鎖。

UL、IEC和IEEE等組織已經(jīng)實(shí)施了鋰離子和鋰聚合物電池組相關(guān)的安全法規(guī)，并制定證明其抵御短路和過載事件的測試要求。（詳細(xì)信息請參閱UL2054“家用和商用電池標(biāo)準(zhǔn)”、IEEE1725-2006“手機(jī)用可充電電池標(biāo)準(zhǔn)”以及IEC/EN60950和IEC62133規(guī)范。）。

此外，特定的終端產(chǎn)品應(yīng)用還要求限制蓄電池的功率輸出，以降低設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。使用UL2054中所述的有限功率電源(LPS)測試來確定原電池或蓄電池在可能存在安全問題的這類應(yīng)用中是否適合。

本應(yīng)用筆記討論了鋰電池的短路保護(hù)需求，顯示TEConnectivity的業(yè)務(wù)單元TE電路保護(hù)部(TE)生產(chǎn)的器件如何幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)安全可靠的電池解決方案。作為聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)自復(fù)式器件的先驅(qū)，TE電路保護(hù)部開發(fā)了幾種電池保護(hù)應(yīng)用的材料平臺。

每種都提供不同的性能特征，一系列熱切斷（或激活）溫度PolySwitchPPTC可復(fù)位器件具有各種外形，包括片狀、盤狀或表面帖裝和可焊/可回流產(chǎn)品。

公司的MHP（金屬混合PPTC）技術(shù)提供了用于高速放電鋰聚合物和方形電池應(yīng)用的可復(fù)位緊湊型器件。TE還提供不可復(fù)位晶片保險(xiǎn)絲，規(guī)格從0402到1206不等。

短路情況

未經(jīng)保護(hù)的電池或電池組在被低阻元件“硬短路”時(shí)會(huì)輸出非常高的電流。在這種情況下，電池內(nèi)部阻抗消耗的電能會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高。其嚴(yán)重程度取決于電池組的熱特性和電池的化學(xué)組成。

此外，當(dāng)金屬物體（如鑰匙鏈）橋接電池/電池組的外露端子時(shí)，會(huì)發(fā)生意外短路。這種短路會(huì)使溫度升高到足以損壞電池、其他器件或周圍材料的程度。至少也會(huì)降低電池組的性能，對于有些電池組，會(huì)發(fā)生熱逸散，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p壞。

未進(jìn)行保護(hù)的電池組即使被小阻值（如幾百毫歐）元件“軟短路”，也可能會(huì)出現(xiàn)各種問題，從電池中的電能消耗到短路元件中的電能消耗等。試驗(yàn)表明阻性短路元件在這種情況下溫度可達(dá)到600oC以上，這可能引燃周圍可燃材料。

過充情況

不同的電池化學(xué)組成需要特定的充電分曲線，以優(yōu)化性能并最大程度地減小安全問題。如果不符合此曲線，則可能會(huì)發(fā)生過充情況。電池過充情況最常見的原因有：

?充電器在充滿電后未能停止向電池組供給電流的失控充電情況。這種情況一般是由充電器故障造成的。

?在錯(cuò)誤的條件下用不正確的或有故障的充電器對電池組充電的肆意濫充。發(fā)生這種情況的最可能原因是消費(fèi)者使用從配件市場上購買的（非原裝）或非兼容的充電器。當(dāng)使用一些從配件市場上購買的產(chǎn)品時(shí)，由于電池化學(xué)組成和充電器設(shè)計(jì)的獨(dú)有特性，可能會(huì)發(fā)生產(chǎn)品可靠性或安全問題。

電池過充會(huì)因過流或過壓或者兩者的結(jié)合而引起。如果電流或電壓允許超過規(guī)定值，電池溫度會(huì)明顯上升。在一種典型的過充故障期間，當(dāng)過高的電壓加在充滿電的電池上時(shí)，電池溫升會(huì)導(dǎo)致電池成分的化學(xué)降解。