介紹

由于電池能夠在旅途中存儲和傳輸能量，因此電池已成為一種常見物品，幾乎在我們日常使用的所有電子產品中都可以找到。當需要便攜式醫(yī)療設備時，電池可以挽救生命，并在耳機和便攜式電動工具等應用中提供充足的日常用途。當沒有直接電源時，充電電池可以依靠移動電源進行充電。

本文將通過介紹基本的電池組件、參數(shù)、電池類型以及 MPS 專為可充電電池設計的電池充電器 IC 來討論一些基本的電池基礎知識。

電池組件

電池由多個組件組成，這些組件允許電池存儲和傳輸電力。為了給電池充電和放電，帶電粒子（離子和電子）必須沿特定方向流動并流經(jīng)特定組件。盡管電池的化學成分不同，但它們都有一些基本組成部分：

陰極：陰極是發(fā)生還原的正極（或電導體），這意味著陰極在放電過程中獲得電子。陰極通常決定電池的化學性質，有多種類型（例如鋰離子電池、堿性電池和鎳氫電池）。

陽極：陽極是發(fā)生氧化的負極，這意味著陽極在放電時失去電子。陽極通常是導電材料，例如金屬。

電解質：電解質允許離子在陽極和陰極之間流動。該介質可以是固體、液體，甚至凝膠。電解質攜帶允許電化學反應的離子，并且電解質的類型根據(jù)陰極而變化。例如，鋰離子電池中的電解質通常是液體或凝膠（例如鋰聚合物電池）。

隔膜：隔膜是一種多孔材料，可防止陽極和陰極之間的直接接觸，因為這些組件之間的接觸可能會導致災難性的后果，導致電池著火甚至爆炸。分離器允許離子流動。

收集器：顧名思義，收集器收集電流。它是一種導電材料，允許電子在電極和電路之間流動。集電器通常是金屬或碳基的，并且連接到陽極和陰極。

端子：電池的端子是將電池的金屬觸點連接到外部電路的地方。通常，端子位于電池的兩端。雖然傳統(tǒng)電池通常有兩個端子（一個在陰極，一個在陽極），但較新的電池可以有十多個端子。

圖 1 顯示了鋰離子電池的電池圖。請注意，其他電池化學成分可能具有不同或額外的運行組件。例如，鋰離子電池在陰極和多孔隔膜之間具有鋰金屬氧化物，然后在隔膜和陽極之間具有鋰金屬碳。這些離子轉移都發(fā)生在電解質（例如凝膠或液體）內。

圖 1：鋰離子電池圖

當鋰離子電池充電時，正鋰離子從陰極內部流向陽極；同時，電子從陰極外部流向陽極。當電池放電時，鋰離子和電子沿相反方向流動。

電池參數(shù)

選擇電池時，需要考慮和了解多個參數(shù)，特別是因為這些規(guī)格會因每種電池類型而異。這些參數(shù)包括但不限于：

化學成分：不同的電池化學成分具有不同的特性，例如與電壓、容量和能量密度相關的特性。下面將描述其中一些化學成分，但要更深入地了解電池化學成分，請了解電池化學成分如何影響充電器選擇。

電壓：電池電壓是陽極和陰極之間的電壓差。不同的電池化學成分有不同的額定電壓；例如，鋰離子電池的額定電壓為3.7V，而堿性電池的額定電壓約為1.5V。電壓越高，容量和輸出功率就越高。

容量：電池的容量是指它可以存儲和提供的電能的量。容量表示在完整充電或放電周期期間傳輸?shù)碾姾煽偭俊Ｈ萘枯^高的電池不需要像容量較低的電池那樣快速充電或更換。

循環(huán)壽命：循環(huán)壽命描述了可充電電池在其容量永久下降到一定百分比之前可以充電和放電的次數(shù)。

能量密度：對于電池來說，能量密度衡量的是每單位體積可以存儲多少能量。能量密度較高的電池可以在較小的封裝中存儲更多的能量，這使得它們非常適合空間受限的應用。

自放電率：電池的自放電率是指電池在不使用時失去電量的速率。如果您曾經(jīng)想知道為什么電子設備在一段時間不活動后無法打開，這是因為電池會自放電，直到電池失去足夠的電量而不再支持設備功能。

功率：電池的額定功率決定了它可以向連接的負載提供多少功率。它是電池電壓與電池允許的最大放電電流之和。

效率：在這種情況下，效率是指放電期間提供的電能與充電期間提供的電能之比。效率更高的電池不會損失太多能量或散發(fā)太多熱量，這意味著它們能夠持續(xù)更長時間。

電池類型：優(yōu)點和缺點

電池主要有兩種類型：一次性電池和可充電電池（見圖 2）。在這兩種電池類型之間，有許多電池化學成分決定了容量、電壓和能量密度等參數(shù)。

一次性電池是只能使用一次的電池，完全放電后必須更換。同時，充電電池即使在完全放電后也可以多次充電和使用。

圖 2：一次性電池（左）和充電電池（右）

一次性電池

 一次性電池已預先充電并可供使用，在未使用時可保留電量多年，并且專為特定應用而設計，這意味著它們不需要維護。然而，一次性電池在使用后必須立即更換，這可能會帶來不便，例如在旅行時，因為這意味著要么存儲額外的電池，要么購買新電池。此外，電池處理也是一項環(huán)境挑戰(zhàn)，因為如果處理不當，這些電池中的金屬和材料可能會危害環(huán)境。

 下面列出了一些一次性電池類型及其化學成分。

 堿性電池：堿性電池（例如 AA、AAA、C 和 9V）非常常見，用于許多日常用品，例如手電筒、玩具和遙控器。堿性電池使用簡單，大多數(shù)商店都有售，而且它們的自放電率相對較低。

鋅碳電池：鋅碳電池與堿性電池類似，自放電率相對較低，必須更換，但能量密度較低，通常使用時間較短。因此，它們通常用于低電流消耗的設備，例如時鐘和收音機。

可充電電池

 盡管必須根據(jù)其應用仔細選擇可充電電池，但它們對環(huán)境更好，更具成本效益，并且通常比一次性電池提供更多電量。充電電池在沒有直接電源的情況下旅行時也特別有用，因為它們可以使用移動電源充電。

 鉛酸：鉛酸電池是一種成熟的可充電電池類型，通常用于不間斷電源 (UPS) 等應用，因為它們可以提供高電流并提供可靠的安全性。盡管這些電池具有成本效益，但它們的能量密度比其他電池類型低，而且很重，這意味著不建議將它們用于移動應用。

鋰離子：鋰離子電池是可充電電池，常用于便攜式應用，例如智能手機和筆記本電腦。由于鋰離子電池具有高能量密度和低自放電率，因此其保質期長且充電速度快。然而，它們需要安全功能來防止在次優(yōu)條件下著火甚至爆炸。類似的電池類型包括鋰聚合物電池和磷酸鐵鋰（LFP）電池。

NiMH/NiCd：NiMH 和 NiCd 電池是相對相似的電池類型，用于無繩電話、電動工具和數(shù)碼相機等應用。兩種電池類型均可充電 500 至 800 次。鎳氫電池具有非常高的能量密度，并且兩種電池類型具有相似的標稱電壓。然而，由于鎘的環(huán)境問題，鎳鎘電池變得越來越不常見。

可充電電池的電池充電器 IC

對于環(huán)保、多功能的充電電池來說，擁有與電池和系統(tǒng)規(guī)格兼容的電池充電器 IC 至關重要。電池充電器 IC 可以通過提供保護和調節(jié)充電過程來使電池受益。下面更詳細地描述這些好處。

電池保護：某些電池充電器執(zhí)行能夠保護電池和電池充電器的保護。保護功能包括過壓保護 (OVP)、欠壓保護 (UVP)、過流保護 (OCP) 和過溫保護 (OTP)，可防止電池和電池充電器出現(xiàn)可能導致電池損壞的潛在危險情況。火災或爆炸。除了電池充電器 IC 之外，MPS 還提供全面的電池監(jiān)視器和保護器，例如MP2790和MP2787。

充電調節(jié)：電池充電器（例如MP2760和MP2651）通過在充電過程中監(jiān)控電池的電壓、電流和溫度來調節(jié)充電。充電器可以調整電流和電壓設置以滿足電池的要求，并確保電池不會過度充電或過度放電，以保護電池的使用壽命。

與BMS通信：電池充電器 IC 可以通過通信接口與BMS通信，交換有關電池狀態(tài)的數(shù)據(jù)、設置保護閾值，并強制電池充電器進入可能影響電池的某些狀態(tài)。如需產品規(guī)格書、選型指導、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。