**1 **什么是锂离子电池？

**锂离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。**在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池电压范围2.8V~4.2V，典型电压3.7V，低于2.8V或者高于4.2V，电池都会有损坏风险。

**2 **锂电池和锂离子电池的区别？

锂电池和锂离子电池是两个不同的概念，主要有如下的区别：

1)锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂；

2)锂离子电池是以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子；

3)锂电池也称一次锂电池，可以连续放电，也可以间歇放电，一旦电能耗尽便不能再用，不能进行充电；

4)锂离子电池也称二次锂电池，可以充放电。

**3 **锂离子电池充电模式

锂离子电池理想充电模式被称为CC-CV模式，即恒流 恒压模式。

如下图所示，灰色为电池电压，绿色为充电电流，红色为电池容量。在电池电压低时，电池以固定的恒定电流进行充电，当电池电压达到4.2V时，会由恒流模式切换到恒压模式，因为电池的电压不容许超过4.2V，所以系统会逐渐减小充电电流，直到接近于0；当电池电压为4.2V，且充电电流为0，代表电池已充满电。

**4 **为什么锂离子电池充电截止电压是4.2V

下图是电池的循环寿命和充电截止电压的关系曲线图，在电池最初的周期中，充电到略高的电压会得到更高的单周期电量，但只会存在一小段时间。

当电池的充电电压比推荐的4.2V最高电压还要高50mV或100mV时，由于每个周期都会略微过度充电，因此电池的老化速度会大大加快。即电池的充电截止电压高于4.2V，电压越高，循环寿命越短，电池容量下降越快。

**5 **离子电池放电曲线

下图是锂离子电池在不同放电电流下的放电曲线，可以看出：放电电流越大，电池的容量下降越快，容量越低，电池的标称容量使用越不充分。

电池容量越低时，电池的内阻相应会增加较多，比较大的电流进行放电时，内阻增长得比较快。

**6 **锂电池保护电路

**6.1 ****锂电池保护电路功能：**过放保护、过充保护、过流保护、短路保护以及0V电池充电功能。

**6.2 ****锂电池保护电路组成：**一般的锂电池保护板由控制IC、MOS管、电阻电容、保险丝FUSE等组成。

TH为温度检测，内部是一个10K NTC接到电池负极；ID是电池在位检测，一般是47K/10K电阻接到电阻负极，有的是0R电阻；TH和ID均是选配，并不是所有锂电池都有的。

**6.3 **锂电池保护电路工作原理

1)过充保护：电池充电时，电流（方向如箭头所示）从电池包的正极流入，经过FUSE后从负极流出，最下方的两个MOS管均是导通状态。

充电时，控制IC会时刻监测第5脚VDD和第6脚VSS之间的电压，当这个电压大于等于过充截止电压且满足过充电压的延时时间时，控制IC 会通过控制第3脚来关闭MOS管Q2，Q2被关闭之后，充电回路被切断（Q2的体二极管D2也是反向截止的），这个时候，电池只能放电。

过充保护解除条件（满足其一即可）：

1.电芯两端的电压下降到保护IC的过充恢复电压。

2.在电池包的输出端加负载放电，放电到电压小于过充保护电压。

**2) **过放保护:

在电池包两端加负载放电时，电流（方向如箭头所示）与充电是相反的，放电时，控制IC 同样会时刻监测第5脚VDD和第6脚VSS之间的电压，当这个电压小于等于过放截止电压且达到过放电压的延时时间，控制IC 会通过第1脚关闭Q1，Q1被关闭之后，放电回路被切断（Q1的体二极管D1是反向截止），这个时候，电池只能充电。

过放保护解除条件：

拿掉负载，给电池包充电，当VM-VDD之间的电压达到过放恢复电压值时，控制IC会重新打开MOS管Q1。

**3) **过流保护/短路保护

过流保护指的是过放电流的保护，一般的控制IC有过流保护和短路保护两种，控制IC时刻监测VSS-VM之间的电压值，当电压值达到过流保护或者短路保护的阈值且满足延时时间，控制IC会将MOS管Q1关闭，切断放电回路。

过电流保护解除的条件是：

将输出端负载拿掉，控制IC会自动将Q1重新打开。

过流保护的电压值一般是0.10.2V，短路保护检测的电压值一般是0.9V2V，这两个值都与控制IC有关系，不同的IC，这两个值不一样。

短路保护电压值指的是电流流经Q1和Q2上的导通压降，如果MOS管的导通内阻越大，保护电流值就越小。

4) 0V****充电功能

此功能用于对已经自放电到 0V 的电池进行再充电。当连接在电池正极(P+)和电池负极(P-)之间的充电器电压，高于向0V电池充电的充电器起始电压时，充电控制用 MOSFET 的门极固定为 VDD 端子的电位，由于充电器电压使 MOSFET的门极和源极之间的电压差高于其导通电压，充电控制用 MOSFET导通(CO端子打开)，开始充电。这时，放电控制 MOSFET仍然是关断的，充电电流通过其内部寄生二极管流过。当电池电压高于过放电检测电压时，IC进入正常工作状态。