电池技术面面观

tonytong

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电池技术面面观 电池技术已经历了漫长的发展历程，但是其核心技术仍然是依赖于其根源。 　　 任何便携式电子装置都必须依赖于电池而存在。最古老的便携式电子装置大约出现在2000多年以前，它们是使用铜、铁和醋来产生微弱的电压的。电池（组）、电池充电器和电池IC在性能、封装和价格上都经历了一个漫长的发展历程。 电池技术 　　Alpha 公司的基于铅的AlphaCell电池（组）使用一个铅钙阳极蓄电池栅板合金和gelled电解液来增加浮动寿命、更好的散热和降低铅板氧化的影响。 　　EnerSys公司也使用先进的合金和栅板技术来减小REL-B电池（组）中阳极板腐蚀的速度和影响，最终导致只产生蓄电池栅板的轻微变形，使栅板与活化物质之间的更好接触。 　　NiMH技术也很先进，以Rayovac公司的面向消费者的1600 mAh AA和700 mAh AAA电池为代表，他们的寿命比标准碱电池长两倍，并且可重复充电1000次。 　　Electritek-AVT公司是能够按照客户的订制需要制造产品的电池制造商，他们使用从铅-酸蓄电池技术到锂离子技术给设计者提供有或没有智能充电器的特殊电池（组）。 　　Saft America公司的第3代棱柱型媒质的锂离子电池，在500次充放电之后仍能保持为其初始容量的85%，室温下放置1个月之后也能保持为原电量的95%。这种锂离子电池提供的最大容量为6.0Ah，比并联的圆筒形电池的容量高出30%。 　　Maxell公司的锂/氧化锰（Li/MnO2）CR1612币状电池比一枚硬币还小，可提供的电压为3V，容量40mAh。该公司重新设计内部结构的产品，0.9g的电池拥有稳定的放电特性和较低的内部电阻。 　　Renata 公司制造的锂离子纽扣电池从CR1025到CR2477N都拥有高达2.5mA 的最大连续放电电流。在额定的10年寿命内，70℃的情况下，电池自放电每年不到1%。 　　GlobTek公司制造了输出电压为3.6V，寿命周期为1000 次循环的锂离子电池家族，其能量密度从160Wh/kg到360Wh/kg。这种电池不含锂，自放电率低达每月6%。 　　Panasonic Industrial公司的CGA系列锂离子棱状电池在一个5.3mm厚的刚性铝盒子中整合了一个LiCoO2阳极、一个高度结晶的碳化阴极和有机可溶性电解质。电池电压为3.7V，比其他设计多了一个扁平放电外壳。 　　Tadiran 公司针对便携式医疗装置的Pulses Plus Li/SOCl2 电池，为保证安全使用一个绕线管形结构，电压高达3.9V，容量为19Ah。该电池为高脉冲放电整合了一个混合电容器层。自放电一年不到2%，工作温度范围从-40℃到+85℃。 　　Moltech 公司为锂-硫电池开发了一种阳极稳定层，这样可以减小形状的改变和树枝晶的形成。电极表面的工程层起到了屏障的作用，只允许锂离子通过，在锂电极循环过程中不会由于电池降解而损失容量。 　　平面型电池配置的潜在能量密度高达400 Wh/kg。锂-硫提供固有的过量充电保护，使电池能承受3倍的额定充电率。 　　Ultralife Batteries公司拥有14种不同外形的扁平超长寿命聚合物电池，厚度从低于1mm到6mm，每增加0.5 mm电池重量只增加1.5g。电池容量从30mAh到高于3800mAh。所有电池组件均为固体。电池输出电压从4.2V到3.0V。 　　Electric Fuel公司在用于个人电器的迅捷电源充电器生产线中使用了锌-空气技术。这种3300mAh 1.4V的锌-空气电池可以串联提供所需要的电压。该充电器还整合有电压调节、电池保护电路和一个步进DC/DC转换器，并且可以在原始包装中保存长达3年。 电池充电器 　　对于电池的充电和维护，Cell-Con公司可以提供超级电池服务系统。它可以完成3至12节NiCd 或 NiMH电池的快速、智能充电，充电过程中可进行容量测试，以跟踪电池的寿命周期。 　　Harding Energy公司的Q2充电器使用独立的微处理器控制电路，可以在1～3小时内给4节NiMH电池充电。此装置工作电压为110 Vac或12 Vdc。 　　ETA-USA公司的CV系列是专门设计的与电源相匹配充电控制器系列。这种设计能够辨别铅酸电池的充电和备用需求，具有过压和过流保护，完全连续可调的输出。 　　PulseTech Products公司的Redipulse 充电/维护系统，持续引入受控的脉动DC涓流充电，以从极板上移走硫酸铅沉淀，阻止其在铅酸电池（最高 48 V）上的集聚。该装置可与传统的铅酸电池或绝缘电池协同工作，包括VLRA，AGM和凝胶电池。 电池IC 　　对于以电池做电源的装置来说，锂离子电池IC仍然是首选。下面给出一些实例。 　　Seiko Instruments的S-8261锂离子电池保护IC，整合有过量充电或过量放电检测电路，它提供的过量充电电压精确度为 ±25mV，过量放电电压精确度为 ±50mV，过量电流检测电压精确度为 ±15 mV。采用6 脚 SNB和SOT-23封装，IC耗电流为3.5 μA。 　　Maxim公司推出的MAX1811是一种锂离子电池充电器IC，它可以直接从USB端口或外部获取高达6.5 V电压的电源。它的运行无需微处理器控制，并且可将一节锂离子电池充电达500mA。 　　电池充电电压可设定为4.1V或4.2V，其误差容限为最大充电电容总量的0.5%。MAX1811采用10脚 SOP封装。 　　最近，Linear 公司发布了LTC1733，一种能实现最大化充电率的锂离子电池充电器IC，其内部恒温调节器使装置不会产生过热危险。芯片采用10脚 MSOP封装，以1% 浮动电压精确度充电4.1V或4.2V锂离子电池的化学过程。 　　德州仪器已经推出了bq2081/bq29311芯片组，它为锂离子电池提供准确的电池容量监控、基本的安全控制和电压平衡。bq2081智能型电池系统燃料量测IC使用一个连续的自我调整整合A/D转换器，它的分辨率为3 nVh，偏置误差仅为1μV。 　　bq29311为 LED提供电流源，用于容量指示，通过电池组电压直接工作，并且给bq2081提供3.3V调节电压，同时为温度敏感网络提供偏置电流。bq2081和bq29311分别采用38脚和24脚TSSOP封装。 　　安森美（On Semiconductor）公司的用于单节锂离子电池和锂聚合物电池组的NCP800保护IC，采用TSOP-6封装。其特性包括内部微调精确充电和放电电压限制，以及放电电流出错时自动重设。 　　意法半导体为给NiMH和NiCd电池充电而设计的L6902恒流电池充电器，提供恒定的1 A充电电流，采用SO-8封装，当芯片DC输出从8V到36V，逐渐降低到1.235V至34V时给电池充电。 　　Galaxy Power 公司的ICS1708充电控制IC也是为给NiMH和NiCd电池充电而设计的，其特征为：四步充电程序和三个用户可选择的充电率。此外，它还运用了脉冲电流充电技术和多种电压斜度终止方法。采用 8 脚 DTP或SOIC封装。 　　Analog Devices Inc. 的ADP3408电源系统芯片包含6个LDO和电池充电过程中用户可辨认的电源板上控制，keypad界面和RTC报警器。在充电的起始阶段，充电电路保持低电流，当锂离子电池充满电时给出充电结束信号。芯片采用28 脚 TSSOP封装，允许的核心LDO输出电压为2.5V或1.8V。

电

zhjzh72_2004

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