提升電池安全性的保護技術鋰離子電池自1991年問世以來，由於其高電壓和低自放電率，迅速成為行動裝置的標準電池。為了提高其安全性，我們開發了自控保護器（SCP）作為一種二次保護元件，用於防止過充電和過電流。多年來，自控保護器（SCP）在鋰離子電池安全措施的演進中發揮了至關重要的作用。本文概述了鋰離子電池，並探討了自控保護器（SCP）在提升電池安全性方面的作用與發展。 什麼是鋰離子電池？鋰離子電池是一種可充電電池，現在已成為便攜式電子設備的標配。與傳統鎳鎘電池不同，鋰離子電池可以透過逆轉化學反應來充電。這種可充電的能力使其非常適合需要反覆使用的設備，例如智慧型手機、筆記型電腦和電動車。鋰離子電池的關鍵組成部分包括正極、負極、電解液和隔膜，這些部件共同作用以儲存和釋放能量。這些特性促使鋰離子電池在各個行業得到了廣泛應用。 鋰電池與鋰離子電池的比較雖然鋰電池和鋰離子電池都使用鋰作為關鍵組件，但它們之間存在顯著差異。鋰電池通常是一次性（不可充電）電池，而鋰離子電池則是可充電的。鋰電池通常具有更高的能量密度和更長的儲存壽命，但由於其一次性使用的特性，其應用範圍受到限制。而鋰離子電池則可以充電數百次，更適合需要頻繁充放電的設備。 一次電池和二次電池的差別一次性電池是單次使用的，耗盡後必須丟棄。相比之下，二次電池可以充電並多次使用，從長遠來看，它們更具成本效益且更環保。二次電池的主要優勢在於其可重複使用，這對於需要長時間持續供電的應用尤為重要，例如筆記型電腦、智慧型手機和電動車。 什麼是二次鋰電池？二次鋰電池是指可充電的鋰基電池，例如鋰離子電池和鋰聚合物電池（LiPo）。這些電池可以反覆充電和使用。二次鋰電池具有高能量密度和長壽命的特點，被廣泛應用於從消費電子產品到電動車等各種領域。 鋰離子電池的運作原理鋰離子電池透過電解質在正極和負極之間移動鋰離子來運作。在放電過程中，鋰離子從正極流向負極，為連接的設備提供能量。而在充電時，外部電源將鋰離子返回到正極，儲存能量以供後續使用。這種可逆的化學過程使電池能夠多次充電。隨著這項先進技術的發展，人們進一步努力改進安全措施。 一個擁有悠久歷史的產品因為鋰離子電池中的電解液含有易燃的有機溶劑，過度充電可能會導致火災或爆炸的危險。正因如此，目前市場上的鋰離子電池的電芯及充放電電路始終配備了一種稱為「一次保護」的控制功能，以防止可能導致事故的問題，例如過流或過充。  電池保護電路的工作原理電池保護電路是保護鋰離子電池免受過充電、過放電和短路等潛在危險的重要元件。這些電路會監測電池的電壓和溫度，確保其在安全範圍內運行。如果任何參數超過其臨界值，保護電路會介入，斷開電池與負載或充電器的連接，以防止損壞。 鋰離子電池保護電路的作用鋰離子電池保護電路專為保護鋰離子電池而設計。它通常由晶體管、二極體和電阻等電子元件組合而成，這些元件協同工作以控制電流流動。該電路還配備了一個監測系統，可持續檢查電池狀態，並在必要時觸發保護措施。這些電路對於延長鋰離子電池的使用壽命以及確保其在各種應用中的安全運行至關重要。 冷凝感測器技術SCP 的開發始於攝影機中的冷凝感測器。最初，索尼化學公司旨在利用冷凝感測器技術開發一種類似於 PTC 熱敏電阻的感測器。然而，由於各種挑戰，這種方法並未取得成功。  一種新方法引領了電路中斷的突破如果電路因傳統感測器技術而中斷，當溫度恢復到原始狀態時可以再次使用。然而，繼續使用已經存在缺陷的鋰離子電池是危險的。因此，我們將概念轉向開發一種產品，當主要保護功能失效時，一旦發生過充或過流，能夠完全切斷電路。  經過多次試驗和錯誤，解決方案是加入一個加熱器來熔斷保險絲。這種方法既可以應對過充和過流問題，也可以物理中斷電路。 SCP 的電氣結構如下面的電路圖所示。左側是一個通用電路圖，右側是一個反映 SCP 內部結構的三維電路圖。實際的 SCP 結構是保險絲以三維交叉的方式排列在加熱器（電阻）頂部。  下方的圖表解釋了SCP的運作方式。  當發生過電流時，保險絲元件會因焦耳熱熔化，從而切斷電路。  當發生過充時，二次保護IC會檢測到異常並開啟FET，從而啟動加熱電路。在這種情況下，電流會從T1和T3同時流向加熱器並產生熱量。這些熱量會傳遞到保險絲元件，熔斷保險絲並中斷電路。同時，加熱電路被斷開，熱量生成停止。  最初，柔性印刷電路板（FPC）被用作電路的基材，但為了適應表面貼裝，基材更換為陶瓷基板。最終，我們完成了SCP的原型。  不斷增長的鋰離子電池和SCP需求1994年，我們獲得了關於SCP加熱器和保險絲層壓結構的基本專利。同年，一款在其二次保護電路中配備SCP的鋰離子電池被推出。配備SCP的鋰離子電池迅速被許多電腦製造商採用。如今，Dexerials的SCP仍然作為保險絲被廣泛應用於包括筆記型電腦在內的許多產品的二次保護電路中。  隨著鋰離子電池市場的擴展，對SCP的需求也隨之增加。如今，這些電池被用於筆記型電腦和無線工具、工業電池、電動車等大型電氣產品中。對於較小的設備，它們被用於筆記型電腦、平板電腦、快速充電智慧型手機以及用於醫療設備的AED。隨著世界開始從汽油引擎轉向電動馬達，SCP也將需要在大型設備中處理更高的電壓。 |
