单体钛酸锂电池的保护电路及保护电路板的制作方法

1.本技术涉及锂电的技术领域，尤其涉及单体钛酸锂电池的保护电路及保护电路板。


背景技术：

2.国家能源局综合司发布了关于征求《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》意见的函，其中在防止电化学储能电站火灾事故的要求中提到：中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池；选用梯次利用动力电池时，应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。
3.钛酸锂为“零应变材料”充电电位平台稍负于1.55v，即使在充电后期、低温或高倍率充电的情况下，此负极的电位也不会达到锂离子还原成金属锂的电位，不会产生析锂引发的安全事故，因此开发一种适合单节钛酸锂电池的保护板成为一种必要。
4.目前针对电池保护板都以三元锂，磷酸铁锂居多，钛酸锂电池的保护板均是以多节串并联以模组的方式开发及应用，保护板体积大不易安装到单节电芯上；在单节需求及应用领域因为负极钛酸锂材料对锂电位高，导致工作电压低，标称电压为2.3v,目前无此类保护板，因此单节钛酸锂电池都是以电芯未加保护板的方式呈现，单节电芯未加保护板在单节电池的应用中由于没有过充，过放的保护，比较轻的情况是伤害电池影响使用寿命，会使电池起鼓，严重时会发生，漏液，懈压。那么对每单节电芯增加保护的缺点无疑就是相对电池而言成本会有所上升，在工艺上增加难度，需要在单节电芯生产中再单独增加一块保护板连接，以电芯加保护板的方式pack成一只完整的电池。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供单体钛酸锂电池的保护电路及保护电路板，能够较好地适应锂电池在充放电过程中对电池的保护。
6.第一方面，本技术提供一种单体钛酸锂电池的保护电路，用以电性连接在单体电池的二极，所述保护电路包括：
7.一u26芯片，具有od-l管脚、csp管脚、csn管脚；
8.一nmos晶体管，电性连接所述od-l管脚；
9.其中，所述u26芯片被配置成，当所述单体电池输出至所述u26芯片的电芯电压不高于欠压阈值并保持第一预定时间时，和/或当所述电芯电压输出至所述csp管脚、csn管脚所致的压差不低于过流检测阈值并保持第二预定时间时，通过所述od-l管脚输出低电平而使nmos晶体管截止，以使所述电芯电压向负载的输出被切断；
10.或者当所述电芯电压高于欠压阈值时，和/或当所述电芯电压输出至所述 csp管脚、csn管脚所致的压差低于过流检测阈值时，通过所述od-l管脚输出高电平而使nmos晶体管导通，以使所述电芯电压向负载的输出被导通。
11.可选地，所述csp管脚、csn管脚外接有电阻r84。
12.可选地，所述第一预定时间为100ms。
13.可选地，所述第二预定时间为9mv。
14.可选地，所述u26芯片还具有od-h管脚，所述od-h管脚外接上拉电阻，所述od-l管脚外接下拉电阻。
15.可选地，还包括电性连接在单体电池的正极、所述u26芯片的滤波电路。
16.可选地，所述滤波电路为rc滤波电路。
17.第二方面，本技术提供一种包括板体和印刷在所述板体上的如上述的保护电路。
18.以上提供的单体钛酸锂电池的保护电路及保护电路板，通过设置u26芯片和与u26芯片连接的nmos晶体管，在u26芯片上搭载欠压保护模块和过流保护模块，当所述单体电池输出至所述u26芯片的电芯电压不高于欠压阈值并保持第一预定时间时，和/或当所述电芯电压输出至所述csp管脚、csn管脚所致的压差不低于过流检测阈值并保持第二预定时间时，通过所述od-l管脚输出低电平而使nmos晶体管截止，以使所述电芯电压向负载的输出被切断。由此较好地适应锂电池在充放电过程中对电池的保护。
附图说明
19.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
20.图1为本技术实施例提供的单体钛酸锂电池的保护电路的框架结构图。
21.图2为本技术实施例提供的单体钛酸锂电池的保护电路的电路原理图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
25.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以
意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
26.请参考图1、图2，本技术单体钛酸锂电池的保护电路具有欠压保护模块、过流保护和免激活模块。
27.《欠压保护模块》
28.单节电芯的负极通过镍片导线的方式连接到保护板。电芯的正极通过rc 滤波后给一级保护芯片u26供电，u26检测电芯电压，当电芯电压下降到欠压阈值(1.80v)以下并持续100毫秒时，进入欠压状态，在od-l管脚输出低电平 nmos截止，电芯负极无法通过nmos连接到负载负极，负载无输出电压；只有电芯电压高过欠压阈值0.21v，在od-l管脚输出高电平，nmos导通，电芯负极通过nmos连接到负载负极，负载输出电压。
29.《过流保护》
30.在电流检测正输入端csp管脚与电流检测负输入端csn管脚的压差大于过流检测阈值(典型值38毫伏)并持续9毫秒以上时，进入过流状态，在 od-l管脚输出低电平nmos截止，如果csp管脚与csn管脚压差低于过流检测阈值并持续9毫秒以上时，从过流状态恢复，在od-l管脚输出高电平 nmos导通。csp,csn管脚外接电阻r84,电芯负极到负载负极的整个回路的电流通过此电阻，芯片通过两个管脚的压差阈值判断过流状态从而截止或导通以达到过流保护功能。
31.《免激活》
32.当电芯电压低于1.1v时，u26的od-l管脚和od-h管脚不再吸收或输出电流，因此过放输出信号处于不定状态。此时在od-l管脚加一个下拉电阻， od-h管脚加一个上拉电阻可以使得过放输出信号即使在电芯低至0v时仍然保持有输出。当电芯接入保护板至负载，因电芯欠压或负载短路过流而致使保护板保护后，不需要外接插充电器给保护板激活，电芯重新上电到保护板即可保持有输出。此种应用于有些产品需要将保护板内置在产品中，电芯外置需要经常更换过程中导致保护板保护无输出，此时不需要外接充电电源激活保护板，电芯上电即可激活保护板。
33.另一方面，本技术提供一种包括板体和印刷在所述板体上的如上述的保护电路。
34.需要注意的是，本技术保护电路板具有以下优势：
35.1.本技术的钛酸锂电池保护板体积非常小，单体尺寸为长25.6mm*宽 12.6mm*厚度2mm，非常便于安装到单体电芯上，且支持市场上各种单节圆柱形钛酸锂电芯，方形钛酸锂电芯，电芯加保护板的方式pack成一只完整的电池后整体大小不发生很大改变。
36.2、本技术填补了单节2.3v钛酸锂电池保护板的空白，针对钛酸锂电池市场销售激增，用户只需购买单节电芯加上本技术的钛酸锂电池保护板连接好后可组成一只具有欠压，过流，免激活功能的成品电池。
37.3、本技术针对单节钛酸锂电池开发的保护板，电芯本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此，本技术对电芯具有保护作用。
38.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。