所有鋰電池保護(hù)方案都是以鋰電池保護(hù)板為載體，以保護(hù)電路為表現(xiàn)形式的，保護(hù)電路通常由保護(hù)IC和兩個(gè)功率MOSFET組成，保護(hù)IC負(fù)責(zé)監(jiān)控有關(guān)參數(shù)，MOSFET負(fù)責(zé)實(shí)施電源保護(hù)。

　　在鋰電池保護(hù)方案設(shè)計(jì)中，必須達(dá)到以下六個(gè)目的：

　　1、過度充電保護(hù)的高精度化：使電池充電到飽滿狀態(tài)時(shí)兼顧到安全性，目前的精度為25mV，尚待進(jìn)一步提高;

　　2、降低保護(hù)IC的耗電：MOSFET關(guān)斷的情況下，電池本身仍有自放電及保護(hù)IC的消耗電流存在，需要盡可能地將保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度;

　　3、過流/短路保護(hù)需有低檢測電壓及高精度的要求。過流/短路時(shí)是以MOSFET的Rds(on)為感應(yīng)阻抗監(jiān)視電壓的下降過程，此時(shí)的電壓若比電流檢測電壓還高時(shí)即停止放電，因此需使該阻抗值盡量低，目前該阻抗約為20mΩ~30mΩ;

　　4、耐高電壓：表現(xiàn)在充電時(shí)，電池包與充電器連接時(shí)瞬間會有高電壓;

　　5、低電池功耗：保護(hù)狀態(tài)時(shí)的鋰電池電流必須小于0.1 μA;

　　6、零伏可充電：有些電池因放的太久或其他非正常原因?qū)е码妷航档搅惴时Ｗo(hù)IC需在零伏時(shí)可充電

美國西北大學(xué)教授哈羅德•孔博士曾在《高級能量材料》雜志上發(fā)表文章，對提高鋰電池儲能和充電效率的“夾心”與“鉆孔”技術(shù)作了詳細(xì)介紹。

　　夾心技術(shù)提高儲能效率

　　鋰離子電池中的鋰離子位于電池正極材料“石墨烯”之間，“石墨烯”是層層疊疊的碳原子，鋰離子也就位于這些碳層之間。鋰電池充電就是將鋰離子送往電池正極的過程，放電即工作時(shí)則恰恰相反。因此，鋰離子電池的儲電量是由能夠到達(dá)正極的鋰離子數(shù)量決定的。

　　一般來說，傳統(tǒng)的“石墨烯”鋰離子電池中，每六個(gè)碳原子可容納一個(gè)鋰原子。為了增加儲電量，科學(xué)家嘗試過用硅來代替碳，因?yàn)槊克膫€(gè)硅原子可以容納一個(gè)鋰原子，所以，從理論上來說，用硅取代碳可以獲得超過三成以上的儲電量。

　　但硅元素有一個(gè)缺點(diǎn)，就是充放電時(shí)會熱脹冷縮，功率大時(shí)可能發(fā)生碎裂，從而損壞電池，使電池迅速失去電力。

在鋰電池保護(hù)方案設(shè)計(jì)中，必須達(dá)到哪些要求呢？

　　夾心技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其做法是：將細(xì)小的硅簇夾在兩個(gè)碳層中間，從而生成新的包含硅原子的“石墨烯”。結(jié)果是：在充放電過程中石墨烯的碳層和硅簇共同膨脹與收縮，而不至于破裂，有效地提高了電池的能量密度，使得儲電量在電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下得以提升。

　　鉆孔技術(shù)提高充電效率

在鋰電池保護(hù)方案設(shè)計(jì)中，必須達(dá)到哪些要求呢？

　　充電就是鋰離子進(jìn)入正極石墨烯片中心的過程，也就是說，鋰離子就位的時(shí)間越短，則充電越快，效率越高，因此，影響充電效率的是石墨烯的形狀。

　　傳統(tǒng)的石墨烯片是一個(gè)薄膜狀結(jié)構(gòu)，厚度僅有一個(gè)原子，這使得它的面積顯得相當(dāng)龐大。鋰電池充電時(shí)，鋰離子必須從石墨烯的邊緣地帶向前移動爬到兩個(gè)石墨烯片也就是兩碳層中間停留。如果眾多的鋰離子同時(shí)向中間地帶爬行，必然會造成擁擠，也就影響到充電時(shí)間的延長。

　　鉆孔技術(shù)就是通過在石墨烯上鉆孔給這些鋰離子開辟多條道路，多一條通道就多一倍效率。具體做法是：在碳層上鉆出數(shù)以百萬計(jì)的直徑為10~20納米之間的小孔，由于氧化作用，鋰離子能夠更加自由地在電池中穿行而不堵塞，從而提高充電效率。

　　通過上述兩個(gè)工藝的改進(jìn)，可以使鋰電池能量密度大幅度提高，儲電量和充電速度可以提高十倍。