隨著時尚設(shè)計和輕薄便攜式消費電子產(chǎn)品（如智能手機、平板電腦和其他先進的手持式電子產(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。

電池保護的需求

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，但不良事件可能會影響電池組PCM（保護控制模塊）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，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。（詳細信息請參閱UL2054“家用和商用電池標準”、IEEE1725-2006“手機用可充電電池標準”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。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需求，顯示TEConnectivity的業(yè)務(wù)單元TE電路保護部(TE)生產(chǎn)的器件如何幫助設(shè)計人員實現(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電路保護部開發(fā)了幾種電池保護應(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)位晶片保險絲，規(guī)格從0402到1206不等。

短路情況

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

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

未進行保護的電池組即使被小阻值（如幾百毫歐）元件“軟短路”，也可能會出現(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。試驗表明阻性短路元件在這種情況下溫度可達到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者使用從配件市場上購買的（非原裝）或非兼容的充電器。當使用一些從配件市場上購買的產(chǎn)品時，由于電池化學(xué)組成和充電器設(shè)計的獨有特性，可能會發(fā)生產(chǎn)品可靠性或安全問題。

電池過充會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，電池溫度會明顯上升。在一種典型的過充故障期間，當過高的電壓加在充滿電的電池上時，電池溫升會導(dǎo)致電池成分的化學(xué)降解。