一、簡介
鋰電池的應用廣泛，從民用的數碼、通信產品到工業設備到軍用電源等都在批量使用，不同產品需要不同的電壓和容量，因此鋰離子電池串聯和並聯使用情況很多，鋰電池通過加裝保護電路、外殼、輸出而形成的應用電池稱為PACK。
PACK可以是單隻電池，如手機電池、數碼相機電池、MP3、MP4電池等，也可以是串並聯組合電池，如筆記本電腦電池，醫療設備電池，通信電源，電動車電池，備用電源等。
1、PACK組成：
PACK包括電池組、保護板、外包裝或外殼、輸出（包括連接器），鑰匙開關，電量指示，及EVA、青稞紙、塑膠支架等
輔助材料這幾項共同組成PACK。PACK的外特性由應用決定。PACK的種類很多，在後面的知識中會一一講解！2、各材料用途：見下表
表格裡概括了基本上市面上所有的PACK電池輔料材料
3、PACK的特點
★ 有完整的功能，可直接應用。
★ 種類的多樣性。同一應用需求有多種PACK能實現。
★ 電池組PACK要求電池具有高度的一致性（容量，內阻，電壓，放電曲線，壽命）。
★ 電池組PACK的循環壽命低於單隻電池的循環壽命。
★ 在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度、溼度條件，振動情況，受力程度等）
★ 鋰電池組PACK保護板要求有充電均衡功能。
★ 高電壓、大電流電池組PACK（如電動車電池、儲能系統）要求配備電池管理系統（BMS）、CAN、RS485等通迅總線。
★ 電池組PACK對充電器的要求較高，有些要求和BMS實現通迅，目的是使每隻電池正常工作、完全發揮出電池儲存的能量，並保證使用安全、可靠。
4、PACK的設計
★ 充分了解使用要求，如應用環境（溫度、溼度、振動、鹽霧等）、使用時間、充電、放電方式和電參數，輸出方式，壽命要求等。
★ 按使用要求選擇合格的電池和保護電路板，
★ 滿足尺寸、重量的要求。
★ 包裝可靠，滿足要求。
★ 生產工藝簡潔化。
★ 方案最優化。
★ 成本最低化。
★ 檢測易實現。
5、使用注意事項！！！
★ 不可投入火中或接近熱源使用！！！
★ 不可用金屬將輸出正負極直接連在一起。
★ 不可超出電池溫度範圍使用。
★ 不可用力擠壓電池。
★ 用專用充電器或按正確的方法充電。
★ 電池擱置時請每三個月補充電一次。並按儲存溫度放置。
二、重要部件介紹
1、電池組
★ 組成：電池由單體電池通過並串聯而成。並聯增加容量，電壓不變，串聯後電壓倍增，容量不變，如3.6V/10Ah電池由單隻N18650/2Ah通過5並組成，36V/2Ah電池可由單隻N18650/2Ah通過10串組成，36V/10Ah電池由單隻N18650/2Ah通過5並10串組成。
★ 組合要求：並聯及串聯的電池要求種類一致、型號一致，容量、內阻、電壓值差異不大於2%。本質是電池充電放電曲線的一致（動態一致性）。但很難做到，一般情況下，電池通過並聯串聯組合後，容量損失2%~5%，電池數量越多，容量損失越多。
★ 組合的實現：電池的組合通過二種方式實現，一是通過鎳帶點焊或激光焊接或超聲波焊接，這是常用手段，優點是可靠性較好，但不易更換。二是通過彈性金屬片接觸，優點是不需要焊接，電池更換相對容易，缺點是可能導致接觸不良。
★ 要求：電池組要符合用戶使用時的工作時間要求、環境要求、振動要求、充電要求，壽命要求等。電池組不可單獨使用（過充電、過放電、過電流均會損傷電池。），需要配備專用保護板方可使用。
2、保護板
★ 組成：保護板由保護IC，MOSFET，晶體管，電阻及電容和PCB及散熱器件等組成。
★ 作用：保護電池工作於正常狀態下。防止電池因過充電、過放電、短路等引起的電池失效及發生冒煙、起火、爆炸而產生的危險。
★ 具體功能：
A、過充電保護，不同體系的電池的過充電保護電壓不同，一般情況下，磷酸鐵鋰的過充電保護3.65V~3.85V，鈷酸鋰、錳酸鋰，三元材料鋰電池過充電保護電壓為4.2V~4.35V。
B、過放電保護，磷酸鐵鋰的過放電保護電壓2~2.5V，其它三種鋰電池為2.3V~2.9V。
C、短路保護。由IC和MOSFET的參數決定。不同IC和MOSFET的短路保護值不同。
D、過充電保護恢復電壓。IC都有此功能，一般恢復電壓低於保護電壓0.1~0.2V。
E、過放電保護恢復電壓。有些IC無此功能。過放電後需要通過充電來恢復。
F、短路保護延遲時間。一般十幾毫秒。
G、均衡功能 。有些應用需要均衡功能。因電池放電電流較大，均衡不易實現，目前多為充電均衡，均衡的目的是保證每隻電池都能充滿電，延長使用壽命，最大限度的發揮電池的作用。
★ 保護板的使用：
A 保護板靠近電池連接，鋰電池不可脫離保護板單獨使用。
B 注意保護板與電池間做有效的隔離，起絕緣和隔熱作用。
C 多節保護板與電池安裝連接時，按照先低電平後高電平的順序連接。即先連接B-，然後B1、B2......B9,最後B+。見下圖。拆下保護板時，與安裝順序相反。
多並多串控制IC
★ 保護板的設計
作為一名合格的研發工程師，設計一款產品要實現最優化。即具有最高的性價比。保護板的設計要考慮如下幾點：
A 設計要保證可靠性、工作穩定性。過流參數保留有至少30%的技術餘量。
B 設計的產品要便於測試。
C 設計要便於生產和調試。工藝上要簡化。
D 產品要便於安裝。
E 設計要滿足尺寸的要求。
F 設計要方便採購器件。使用器件不能太特殊。
G 設計要考慮成本。
H 設計要充分考慮散熱及散熱器件的放置。
I 設計要考慮環保要求。
1、電動車鋰電池組
★ 簡介：
電動車電池是提供給電動自行車作為動力源。電池通過控制器來驅動電動，將電能轉化成機械能，帶動電機轉動，實現非人力騎行。
電池、控制器、電機組成電動車動力系統，系統中電池提供動力，電機實現轉動，控制器控制並保護電池和電機，實現電池和電機間的可控安全工作。控制器是核心控制部件。
控制器對電池的控制包括二部分，一是限流，二是欠壓保護。限流值一定小於保護板的過流保護值，否則造成保護板提前保護，形成誤動作，影響使用。控制器的欠壓保護值要高於保護板的過放電保護，否則造成非正常斷電，縮短騎行距離，形成客訴。
因電機屬於感性負載，電動車啟動時啟動電流大於正常工作電流，一般為工作電流的2倍，控制器承受過載電流也是2倍額定電流。承受過載時間標準要求3min。要求電池保護板的最大工作電流大於控制器限制電流的2倍。
★ 應用領域對電池要求：
A、要求電池一致性好。電池自行車電池有三種工作電壓，24V/36V/48V，容量從8Ah~17Ah，不管是軟包裝電池還是圓柱電池，都需要多串組合，如果一致性差，影響電池容量，一組中容量最低的電池決定整組電池的容量。
B、要求大電流放電性能。電動車電池從負載分析，正常行駛條件下放電電流介於0.5C~1C之間，如果有上坡路面，則放電電流更大，有長時間放電超過1C的情況發生。因此電動車電池一定要滿足大電流放電要求。
C、要求電池散熱良好。對電池來說，放電超過1C意味著電池有超過環境20的溫升，電動車電池數量較多，內部的電池溫升不容易散出來，造成各電池間溫度不均勻，放電曲線不一致，容量不一致，長久會導致各電池間壽命不一致，表現為騎行距離縮短且縮短時間加快。
D、要求電池結構合理，生產工藝水平高。電池要能承受顛簸路面的振動衝擊。對生產工藝尤其是點焊工藝要求高。要求點焊牢固，另外要求減震防護良好。避免電池在殼體晃動。
E、要求電池循環壽命高。鋰電池相對於鉛酸電池來說質量雖輕，但價格較高，如果壽命不能高於鉛酸電池，市場認可度肯定降低。壽命靠品質優異來保證。
★ 質量控制
針對上述電動車電池要求，為滿足要求，應採取如下措施：
A、採用質量過關的鋰電池。需要合格穩定的供應商提供性能良好的單體電池，單體電池經過一系列安全測試和性能測試，合格後使用。
B、要求電池內阻低且一致性好。低內阻保證大電流放電的容量、平臺，散熱性等。
C、電池結構上採用通風設計，相鄰二隻電池間保留不低於2mm的間距，此結構要求用塑膠支架固定電池。
D、點焊使用開槽鎳片，鎳片尺寸滿足大電流放電要求，鎳片材料保證低內阻，點焊機保證穩定工作，焊針保證質量，操作者經培訓考核併合格後上崗操作，點焊後檢測焊點是否牢固。另每批次產品做振動實驗以驗證抗振性能。
E、不同批次電池做成典型成品並做壽命試驗，電池成品做循環測試得出實際的循環壽命。
F、驗證電池的高低溫性能。不同廠家的電芯做成成品並在高低溫下做不同倍率放電測試，得出實際放電曲線。
