锂离子电池的优异特性
锂离子电池是智能手机和笔记本电脑等设备的电源。随着科技进步，这些电池变得体积更小、容量更大，现在也被用于无人机和电动自行车。锂离子电池在我们的日常生活中可以说是不可或缺。由于以下三个主要优势，它们被广泛应用于各个领域：
高电压与高能量密度
锂离子电池的电压（标称电压为3.7 V）约为相同尺寸镍镉（NiCd）或镍氢（NiMH）电池（两者的标称电压均为1.2 V）的三倍。这意味着与传统电池相比，它们可以用更少的电池单元产生相同的电压。此外，锂离子电池的能量密度也高于其他电池，这使得产品可以更小、更轻。
自放电特性
锂离子电池的自放电率约为每月5%，这仅是镍镉电池或镍氢电池自放电率的五分之一以下。这意味着即使电池闲置数个月，其仍能保留与传统电池闲置一个月后相近的能量。
无记忆效应
在传统的镍镉和镍氢电池中，反复进行部分充电会减少整体电池寿命，这种现象被称为“记忆效应”。而锂离子电池则没有这种记忆效应，因此可以反复充电。
锂离子电池的安全性
下图说明了电池的分类。本篇文章讨论的电池是可充电电池（可以重复充电和使用的电池），这类电池属于化学电池的范畴。锂离子电池是一种高性能、可小型化及轻量化的电池，其性能远远超越传统用于电子设备的电池。尽管锂离子电池具有许多优势，但仍然存在一些问题，例如过度充电的危险性。
举个代表例，以下是构成可充电电池（铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池）的正极和负极的活性材料及电解质。电解质中，除了锂离子电池使用有机溶剂外，所有电池的电解质均以水作为溶剂。此目的是为了实现将标称电压超过水电解的电压（1.23 V）。
当镍氢电池或镍镉电池充电时，电池电压会逐渐上升，在接近充满电时达到峰值，随后稳定下来。同时，电池的温度也会持续上升，但幅度不大。虽相较于体积，其电池容量较小，但由于电解液是水溶液（不可燃），因此这类电池相对安全。
相比之下，如果锂离子电池在没有任何保护措施的情况下持续充电，即使电池已经完全充满，电池电压和电池温度仍会继续上升（见下图）。
在狭小的空间内封存大量能量，并处于高温状态的情况下，再加上内部含有易燃的有机溶剂（易燃性液体），从这些条件来看，确实是一种“过度充电会有危险”的电池。尽管如此，这类电池由于拥有高能量密度等优异特性，其优势不可否认。经过多年的技术改良与安全性提升，促使它在市场上得到了广泛普及。
锂离子电池的二级保护
可充放电的电池均配备电池管理系统BMS（Battery Management System），它位于电池与设备（或充电器）之间，负责充放电的过程。一级保护通常通过半导体持续监控电流、电压和温度，并通过电子电路进行保护控制。大部分的异常情况均可通过一级保护来防止。
然而，在极少数情况下，半导体可能因异常或故障而无法正常运作，导致保护功能失效。锂离子电池的异常可能导致破裂、起火等严重后果，因此必须预先考虑“万一故障时”的保护措施，因此设置了二级保护，并对其可靠性提出更高的要求，确保在任何情况下都能发挥保护作用。
自我控制保护器 (SCP)
由Dexerials开发的“自我控制保护器”（SCP）是一种保险丝元件，能够在锂离子电池的二级保护中，不可逆地以物理方式断开充放电电路。
当SCP启动时，通常意味着一级保护（BMS）已经失效，锂离子电池的整体状态也已异常。因此，SCP的作用在于主动切断电路，防止不稳定的锂离子电池持续运行，确保安全。
一般来说，传统保险丝通过焦耳热熔化保险丝元件来物理断开电路，防止设备因过电流受损。然而锂离子电池除了过电流保护外，还需要考虑过充电的情况，而SCP正是为了解决这一需求而开发的产品。自1994年推出以来，SCP已被公认为锂离子电池二级保护的标准元件，截至2020年3月，出货量已超过20亿个。
SCP 的结构和电路图如下所示。
SCP在过电流时的运作方式类似于传统的保险丝，当保险丝元件熔化时会断开电路。然而，SCP在过充电时的启动方式则具有独特性。当检测到过充电时，SCP在保险丝元件下方设置的加热器会启动并熔化保险丝元件，从而切断电流。
下图A为过电流时SCP的运行状况，图B为过充电时SCP的运行状况。
SCP的潜力与未来
约30年来，Dexerials一直致力于锂离子电池保护的研究与开发。独家技术SCP已广泛用作锂离子电池的二级保护装置，在笔记本电脑市场上占有60~70%的市场份额，成为行业的重要基准。
智能手机或平板电脑等设备：
SCP在这些设备中发挥关键作用，防止电池过充电或过放电，延长电池寿命并提升安全性，从而大幅改善用户体验。
电动工具等动力工具：
在对耐用性与安全性要求极高的动力工具领域，SCP作为重要安全元件，确保电池在严苛环境下仍能稳定运行，同时维持高效能作业。
无人机：
随着市场扩大与技术创新，无人机对轻量化与高效率的电池管理需求日益提高。SCP在确保飞行安全的同时，也有助于最大化飞行时间。
电动车与电动摩托车：
在电动车领域，SCP提高了电池的安全性，实现了更长距离的行驶。同时具备应对高电流的能力，促进了快速充电技术的普及。
SCP的技术仍在不断进化，未来将持续朝着“小型化”和“高电流化”方向发展，以打造更安全、高效的锂离子电池。
原文：转自大大通 Dexerials 原厂频道：https://www.wpgdadatong.com.cn/reurl/vyyUzu
