[发明专利]采用锂离子电池构成的通用型充电电池及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池或电子电源技术领域，尤其涉及一种采用锂离子电池构成的通用型充电电池及控制方法。

背景技术

锂离子二次电池（以下简称为锂离子电池）具有比能量大、可快速充放电、循环寿命长、自放电小、无公害、无记忆效应等优点，是目前替代通用型一次电池和镍氢充电电池较理想的二次电池。但现有的锂离子电池的输出电压较高，其输出电压随采用正极体系不同而有所差异，目前已商品化的锂离子电池，其标称电压为3.2V～3.8V，且随着锂离子电池技术的发展，锂离子电池的标称电压还会提高，显然锂离子电池不能直接用来替代标称电压为1.5V的通用型电池和标称电压为1.2V的镍氢充电电池。

锂离子电池虽然具有较好的充放电性能，但存在着过充电和过放电耐受性能差、充电过热及放电过热耐受性能差等问题，若控制失当轻则造成锂离子电池快速老化和损坏，重则会产生燃烧甚至爆炸，因而必须严格按照锂离子电池的充放电技术条件控制其充放电工作。

目前已成熟的锂离子电池结构封装工艺主要有四种类型：其一，采取负极集流体与外壳体连接构成的外壳负极封装锂离子电池（通常采用钢质外壳封装）；其二，采取正极集流体与外壳体连接构成的外壳正极封装锂离子电池（通常采用铝质外壳封装）；其三，采用软包封装的外壳准绝缘封装锂离子电池（通常采用铝塑复合膜材料封装）；其四，外壳体采用绝缘封装材料构成的外壳绝缘封装锂离子电池（通常采用聚丙烯及聚乙烯外壳封装）。

由于通用型一次电池和镍氢充电电池的应用历史较长且已标准化，在许多通用电池应用领域，已形成了以电池输出电压检测其低电量的方法，例如：数码相机、MP3、MP4、电子智能锁具、电子仪器仪表等电子装置，均采用检测电池实时输出电压的方法来实现对电池低电量状态的判定。

另，目前个人计算机、平板电脑和手机等产品的普及程度已很高，充电电池采用计算机USB接口、通用型锂离子电池充电适配器作为充电电源，即可降低购置成本又可节约社会资源。

针对上述问题，中国专利局公开了一篇专利申请号为201110219892.0（采用锂离子电池构成的充电电池及控制方法）的专利申请，该申请采取将锂离子电池与放电控制电路封装为一体，构成的通用型充电电池。其存在下列几方面的功能及性能不足问题：

第一、充电电池内部不具有锂离子电池充电控制及充电过热保护

由于充电电池内部未设置锂离子电池充电控制及过热保护电路，因而在充电时必需采取接入二极管来隔离充电及放电电路，并采用带有锂离子电池充电控制电路和温度传感电路的专用外置充电装置进行充电。因而存在下列技术性能缺陷，其一：充电时二极管的正向导通压降会随工作电流和温度的不同而变化，降低了充电控制电路对锂离子电池的检测和充电控制精度，在二极管正向导通压降较高时会产生锂离子电池不能充满的问题，在二极管正向导通压降较低时易产生锂离子电池过充电问题，降低了锂离子电池的充电性能和安全性；其二：由于充电回路接入了隔离二极管，因而抬升了充电电池的充电输入电压，由于现有钴锂体系锂离子电池的充电上限电压已达4.35V且未来还会提高，若采用标称电压为5V±0.25V的现有通用型锂离子电池充电适配器或计算机USB接口给充电电池充电，即使采用正向导通压降较低的肖特基器件，在充电输入电压下限和隔离二极管导通压降上限状态下，仍存在锂离子电池不能完全充满的问题，虽然可以在外置充电装置内采用升压电路解决此问题，但会造成充电装置成本上升、效率及可靠性降低等问题；其三：外置温度传感电路只能通过充电电池的外封装壳体或电极间接检测锂离子电池的温度，降低了锂离子电池充电温度检测精度，使充电电池存在锂离子电池充电过热而降低循环寿命和安全性的问题。

第二、充电电池不具有锂离子电池放电过热保护

在充电电池内部未装置锂离子电池温度传感及控制电路，使得充电电池不具有锂离子电池放电过程的过热保护功能，从而使充电电池在高温环境下高倍率放电时，存在锂离子电池温度超过上限工作温度的风险，因而存在降低锂离子电池循环寿命和安全性的问题。

第三、充放电控制器结构及装配工艺复杂