鋰電池是目前能量密度很高而且很輕的電池，但是由于化學(xué)特性非?；钴S，所以本身因?yàn)橛邪踩Ｗo(hù)的需要，而增加充放電保護(hù)電路。充放電保護(hù)電路關(guān)鍵元件—— Mosfet也有一定比率的短路失效，如果鋰電池產(chǎn)量并不大，那么這個(gè)效果就不會(huì)體現(xiàn)出來。但是鋰電池的需求量非常大，僅2014年全球小型鋰電池出貨量就達(dá)56億顆。

在這么巨大的出貨量面前，即使1ppm的概率風(fēng)險(xiǎn)，那也是平均有5600次/年的危險(xiǎn)事件可能發(fā)生。所以在主保護(hù)電路之外，再加一個(gè)二次保護(hù)，進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)。在二次保護(hù)的元器件中，一般只用一顆元件，有用一次性斷保險(xiǎn)絲的，也有用PTC的，還有用溫度保險(xiǎn)絲等多種元件。用了PTC就不用保險(xiǎn)絲（fuse），用了保險(xiǎn)絲（fuse）就不用PTC，保護(hù)器件是相互競爭關(guān)系，就好像不同的等位基因爭奪染色體上同一個(gè)位置一樣。但是由于各種保護(hù)元件并非是全面勝出，所以形成了多種元件并存的局面，滿足各種不同的應(yīng)用需求。

 

 

但是隨著智能手機(jī)快速普及，手機(jī)電池容量越來越大，出現(xiàn)了快速充電的需求，目前已經(jīng)有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)如OPPO Vooc標(biāo)準(zhǔn)，高通的QC 2.0標(biāo)準(zhǔn)，MTK的Pump Express Plus的標(biāo)準(zhǔn)橫出于世。在快速充電的情況下，在前30分鐘內(nèi)的電流會(huì)很大，一般會(huì)達(dá)到3A左右。

圖2

 

在快速充電前30分鐘的大電流沖擊下，伴隨著發(fā)熱和溫升，將改變鋰電池的二次保護(hù)元件的競爭局面，取而代之的將是合作模式：PTC+fuse形成一個(gè)保護(hù)組合。

圖3

 

首先，PTC+fuse可以互補(bǔ)溫度保護(hù)和過流保護(hù)。PTC具有溫度保護(hù)功能，但是由于溫度折減比率比較高，所以選擇規(guī)格比較大，相對過電流保護(hù)能力就弱了一些，而且PTC動(dòng)作速度較慢。保險(xiǎn)絲（fuse）對于溫度不敏感，不能提供溫度保護(hù)，但是溫度折減比率也非常低，所以可以選擇比較小的電流規(guī)格，相對過流保護(hù)能力強(qiáng)，而且動(dòng)作速度快得多。

 

其次，PTC+fuse將會(huì)是通過UL2054的低成本解決方案。在大電流充電情況下，僅靠單一元件比較難通過UL2054的全部測試，因?yàn)槊總€(gè)元件都有一些優(yōu)點(diǎn)和不足。第一，常用的PTC。因?yàn)槌潆婋娏骱艽?，為了保證在快速充電而溫升很高的情況下不動(dòng)作，選擇的規(guī)格必然會(huì)到1206 6A/7A。選擇如此大的規(guī)格，鋰電池在通過UL2054的LPS測試時(shí)就會(huì)碰到困難，因?yàn)楹茈y在60秒內(nèi)將電流限制在8A以下。第二，常用的保險(xiǎn)絲 （fuse）。最大的優(yōu)點(diǎn)是對于溫度不敏感，可以選擇5A規(guī)格，《=5A規(guī)格保險(xiǎn)絲極有利于鋰電池通過UL2054 的LPS測試；但是因?yàn)楸旧韺τ跍囟炔幻舾?，不具備過溫保護(hù)功能，所以比較難通過UL2054的6V/1C和6V2C的濫充測試項(xiàng)目。第三，三端保險(xiǎn)絲，雖然能夠解決過溫保護(hù)的溫度，但是因?yàn)殡娏饕?guī)格更大，高達(dá)10A/12A，也過不了LPS測試；而且成本很高。第四，有的廠商采用雙IC方案，雖然效果比較好，但是成本比較高。如果將PTC和保險(xiǎn)絲（fuse）相結(jié)合，首先依靠對溫度不敏感的5A保險(xiǎn)絲（fuse）輕松通過LPS、短路等測試項(xiàng)目；然后再依靠1206 6A/7A 的PTC通過6V/1C和6V2C的濫充等測試項(xiàng)目，整個(gè)方案成本很低。

 

最后，PTC+fuse的保護(hù)方案將較單一元件更安全。因?yàn)閷蓚€(gè)元件組合在一起，相當(dāng)于在二次保護(hù)之外又加了一次保護(hù)，對鋰電池的安全性又加了一重保險(xiǎn)，進(jìn)一步大幅降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。