PCB技術 - 簡単な回路はリチウムイオン電池の健康状態を示す

リチウムイオン電池は不良処理に敏感です。バッテリをメーカー定義の余裕よりも低く充電すると、火災、爆発、その他の危険な状況が発生する可能性があります。

リチウムイオン電池は正常に使用されている間に、その内部で電気エネルギーと化学エネルギーが相互に変換される化学的正反応を行います。しかし、ある条件下では、過充電、過放電、または過電流に対して動作すると、電池内部に化学副反応が発生しやすくなります。この副反応が激化すると、電池の性能と使用寿命に深刻な影響を与え、大量のガスが発生し、電池内部の圧力が急速に増大した後に爆発して発火し、安全問題を引き起こす可能性があります。

リチウムイオン電池製品は30年の産業化発展を経て、安全技術は著しい進歩を遂げ、電池内の副反応の発生を効果的に制御し、電池の安全性を保証しました。しかし、リチウムイオン電池の使用が広くなり、エネルギー密度が高くなるにつれ、近年では爆発による負傷や安全上の危険性から製品をリコールするなどの事件がしばしば発生しています。

リチウムイオン電池の電気セルに使用される材料は、正極活物質、負極活物質、セパレータ、電解質、外殻などを含み、材料の選択と組成系のマッチングは電気セルの安全性を決定しています。正、負極活物質とセパレータ材料を選択する際、メーカーは原材料の特性と整合性に対して一定の審査を行わず、電気芯の安全性の先天的な不足をもたらした。

電気芯原材料の検出が厳しくなく、生産環境が悪く、生産中に不純物が混入し、電池の容量に大きな不利益があるだけでなく、電池の安全性にも大きな影響があります。また、電解液に過剰な水分が混入すると、副反応が発生して電池内圧が増大し、安全に影響を与える可能性があり、生産技術レベルの制限により、電気コアの生産過程において、製品は良好な一致性を達成できなく、例えば電極基体の平坦度が悪く、電極活物質の脱落、活物質中に他の不純物が混入し、耳溶接が不完全で、溶接温度が不安定で、極片縁にバリがあり、重要部位に絶縁テープが使用されていないなどの問題は、電気コアの安全性に不利な影響を与える可能性があります。

現代のバッテリ充電器は、危険な状況を管理し、不正な状況が発生した場合には操作を拒否することができます。しかし、この事実はすべてのCELLが悪いという意味ではありません。ほとんどの場合、バッテリを交換して、デバイスの寿命を延長することができます。図1は、電池パックをテストするための回路を示しています。

図1のLEDはその電圧に基づいて電池の健康状態を示している。

電源電圧が2.6 V未満の場合、電流駆動トランジスタのベースはありません。LED 1が点灯し、LED 2が消灯します。電圧が2.6 Vを超えると、トランジスタはLED 1を短絡し始め、それをオフにしてLED 2を点灯します。この場合、バッテリが許容充電制限を下回っていることがわかります。電圧マージンは、選択されたLEDのタイプまたは色に大きく依存します。標準赤色LEDの順方向電圧は1.7 Vで、緑色LEDは、約2.1 Vまたは2.2 Vです。本設計における回路は赤色LEDを使用し、その順方向電圧は約1.6 V、電流は2 mAです。他のLEDは、主に回路内の1 N 4148ではなくショットキーダイオードを使用する必要がある簡単な再設計を必要とする場合があります。3 V以上の順方向電圧を有する白色または青色LEDであっても、いくつかの用途に適しています。

低抵抗はLEDの輝度を高めるが、電源電流も増加します。表1は、インジケータが3つの動作状態を提供する方法を示しています。この簡単なデバイスは消費電流が少ないが、ディスプレイとして使用する場合、特に保管時にバッテリ寿命が長いことは期待できません。フル充電された32-Ahrバッテリは約1年後に失効するが、同じサイズでも許容充電残量をわずかに上回る空のバッテリは1、2日後に失効します。

私たちは1つのテストモジュールに一連の指標を構築することができます。パッケージの測定/平衡ポートに接続することで、1つのビューでパッケージ全体を簡単にチェックすることができます。ツェナーダイオードをLEDに直列接続することで、回路もより高電圧レベルの簡単なインジケータになります。

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