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介绍
为产品或设备采购锂离子电池时, 买家很快就会遇到看似相同电池的两个版本: 受保护和不受保护. Keeppower 的一个典型比较是 Keeppower P1835J 3500mAh 受保护 18650 反对 松下 NCR18650GA 3500mAh 10A 电芯 类似容量的. 差别不是能量 – 两者都在3500mAh左右. 区别在于安全电子设备. 本指南解释了保护电路的工作原理, 每个选项最擅长什么, 以及如何为您的设计在受保护和未受保护的锂电池之间做出选择.
什么是受保护的锂电池?
受保护的锂电池是带有附加保护电路模块的标准圆柱形电池 (相变材料) 焊接到它上面, 通常作为负极或正极的小 PCB. PCM采用专用保护IC – 在 Keeppower 受保护的电池上，IC 是日本制造的 – 并持续监测电压, 电流和短路条件. 如果超过限制, 电路断开电池连接以防止损坏.
上保代表Keeppower P1835J 18650, 内置安全电路提供过充保护, 过放电, 过流和短路保护. 该电池的典型容量为 3500mAh (最低3350mAh) 标称电压为 3.6/3.7V, 充电至最高 4.2V，并在 2.5V 时截止, 与超过 500 每个 Keeppower 产品页面的充放电周期. 因为PCB增加了长度, 受保护的细胞测量约 18.6 x 69.1 毫米 – 比构建它的裸电池稍长. 全系列产品均可在以下位置浏览 经典受保护电池类别 并解释在 Keeppower 受保护的锂离子电池指南.
机械地, 受保护的电池一端焊接有一块小型刚性保护 PCB, 这就是为什么该电池的运行时间比其裸电池的运行时间稍长. 买家还可以指定终端顶部样式 – 平顶或纽扣顶 – 取决于设备是否需要正接触块, 以及最大放电电流, 私人标签和包装, 根据 Keeppower 产品页面. 当受保护的电池必须以紧密间隙放入现有手电筒或仪器室时，这些选项很重要.
保护电路的工作原理
电压阈值
锂离子电池在狭窄的电压窗口内最有效. 充电超过上限会给阴极带来压力并有膨胀的风险; 低于下限放电会永久损坏容量. 因此，受保护的电池在过度充电和过度放电时会断开连接. 在单细胞水平, Keeppower 受保护的 18650 使用 4.2V 最大充电电压和 2.5V 放电截止电压 (根据 Keeppower 产品页面).
电池组级 PCM 在每个电池上完成相同的工作，但利润更小. Keeppower的4S-1548保护板, 例如, 设置过充保护 4.27 +/- 0.025每个细胞的电压, 过放电保护 2.3 +/- 0.05每个细胞的电压, 放电过流保护 10 +/- 5一个与一个 20 +/- 3 毫秒延迟, 和短路检测 300 +/- 200 微秒 – 根据 Keeppower 产品页面. 完整的 PCM 产品阵容位于 PCM保护板类别.
它实际上可以防止什么
在日常用语中，PCM 可防范四种故障模式. 过充电保护可防止电池电压超过其安全最高电压. 过放电保护可防止其被排空至不可返回点以下. 过流保护会中断电池不适合的重负载. 当端子意外桥接时，短路保护几乎立即做出反应. 对于手电筒等最终用户设备, 这就是受保护细胞存在的原因 – 看 受保护的手电筒电池如何防止过度充电和短路.
什么是无保护 (裸) 细胞?
未受保护或裸露的电池没有板载 PCB. 这是电池制造商提供的锂离子电池, 针对性能而非最终用户安全进行优化. Keeppower列出的松下NCR18650GA就是一个典型的例子: 标称3.6/3.7V和3500mAh (最低3350mAh), 最大连续放电10A, 重量49.5克以下, CC-CV 充电 4.20 +/- 0.03V, 之间充电 +10 和 +45 摄氏度, 之间放电 -20 和 +60 摄氏度, 和之间的存储 -20 和 +50 摄氏度 – 所有 Keeppower 产品页面. 更高容量的裸电池，例如 Keeppower 18650-4000LD 4000mAh电芯 遵循相同的理念.
权衡是明确的: 裸电池提供更多的放电能力和更纤薄的机身, 但它完全依赖于充电器, 设备固件, 或用于保护的电池组级 BMS/PCM. 在没有任何这些的情况下使用它, 和细胞 – 和你的产品 – 被暴露.
Protected vs Unprotected: 并排比较
| 范围 | 受保护的电池 | 无保护 (裸) 细胞 |
|---|---|---|
| 板载PCM | 是的, 内置日本IC安全电路 | 没有任何; 保护必须来自设备或电池组 BMS |
| 超充限制 | 每节电池断开电压约为 4.2V | 设备或充电器必须强制执行该限制 |
| 过放电切断 | 每节电池断开电压约为 2.5V | 设备必须强制执行下限 |
| 过流 / 短路保护 | 是的, 以毫秒为单位 / 微秒响应 | 无板载保护 |
| 物理长度 | 稍长一点 (例如. P1835J: 69.1 毫米) | 较短, 适合更紧凑的机械空间 |
| 循环寿命 (根据Keeppower) | 超过 500 充放电循环 | 完全取决于系统如何充电和放电 |
| 典型容量 | 3500毫安时 (最低 3350mAh) 在P1835J上 | 3500毫安时 (最低 3350mAh) NCR18650GA 级 |
| 最适合 | 手电筒, 无绳设备, 零售电池 | 带 PCM/BMS 的定制电池组, 贴牌产品, DIY搭建 |
你应该选择哪一个?
选择受保护的单元格
当最终产品是单节电池或非技术人员使用的简单设备时，请选择受保护的电池 – 手电筒, 大灯, 无线传感器, 或零售替换电池. PCM 使电池可以安全处理, 在售后市场充电器中安全, 并原谅用户的错误. 它还消除了在单单元级别设计和验证您自己的保护逻辑的需要.
选择裸电池时
当您使用适当的 PCM 或 BMS 构建多电池组时，请选择未受保护的电池, 需要最大连续放电 (NCR18650GA 等级达到 10A), 或者有一个紧密的机械外壳，其中受保护的 PCB 的额外毫米很重要. 在这种情况下, 包级板负责监控工作，在每个电池上重复它会浪费空间和金钱. 基普的 定制电池组程序 正是围绕这种分工建立的.
严苛环境的温度保护
在两个极端之间存在一个有用的中间立场: 温度保护细胞. 基普的 温度保护电池系列 在标准 PCM 之上添加热保护, 监管角度涵盖 温度保护锂电池和欧盟安全. 这对于在通风不良的外壳中充电或位于热源附近的产品很重要.
要避免的常见错误
三个错误再次发生. 第一的, 将裸电池放入需要保护的消费设备中 – 该设备可能会对电池过度充电. 第二, 将受保护的电池放入已有 BMS 的定制电池组中 – 你添加长度, 成本和第二个保护层没有任何好处. 第三, 忽略截止电压: 在低于 2.5V 的电压下反复运行电池 (或允许裸电池低于其安全下限) 是缩短循环寿命最快的方法. 一次确定保护架构, 在系统层面, 和规格单元格相匹配.
从一家制造商采购受保护和未受保护的电池
集成供应商的一个实际优势是受保护的电池, 裸电池, 保护板和充电器均来自同一目录. Keeppower 库存保护了整个圆柱形电池 10440 到 26650 范围, 高放电裸电池按C倍率分级, 适用于 1S 至 4S 电池组的 PCM 保护板, 和充电器，例如 L4智能充电器 处理 18650, 21700 和 26650 细胞并排. 这种一致性简化了资格认证: 保护逻辑, 受保护的零售电池和裸电池组装的电池组背后的测试报告和文档来自同一工程团队. 相关背景可在面向OEM的 受保护与未受保护的锂电池讨论 以及专注的 受保护与不受保护 18650 电池比较.
常问问题
受保护的电池比未受保护的电池体积大吗?
是的. 保护 PCB 增加了几毫米的长度. Keeppower P1835J 受保护 18650 措施关于 69.1 毫米长度与粗略 65 mm 相当于裸电池, 因此，在受保护版本和不受保护版本之间交换之前，请务必检查机械间隙.
我可以使用不受保护的 18650 在手电筒下?
通常没有. 大多数消费类手电筒都依赖于电池自身的保护电路, 因为灯的驱动器没有实现完整的电池保护. 使用受保护的电池，除非设备手册明确说明需要高放电裸电池并具有自己的保护.
保护电路是否降低容量?
最低限度. P1835J 受保护电池仍提供典型的 3500mAh (最低3350mAh), 与构建它的裸电池本质上相同, 因为 PCB 消耗的能量可以忽略不计. 主要处罚是长度, 重量和成本略有增加.
保护板对短路的响应速度有多快?
根据 Keeppower PCM 产品页面, 4S-1548保护板在大约时间内检测到短路 300 微秒和断开连接. 过流保护在大约时间内触发 20 毫秒取决于当前级别. 这些反应时间可以防止端子桥接成为热事件.
受保护的电池需要专用充电器吗?
不. 受保护的电池通过标准 CC-CV 锂离子充电器充电; PCM 仅在超出限制时进行干预. 使用与电池化学成分相匹配的优质智能充电器仍然是良好的做法.
Keeppower 受到哪些保护 18650 我应该从?
这 Keeppower P1835J 3500mAh 受保护 18650 是参考保护模型: 3500毫安时典型值, 内置过充/过放/过流/短路保护, 以及以上 500 周期. 满足极高放电保护需求, 15A 级 P1830RC 是同一系列的下一代产品.
