一、引言

實(shí)現(xiàn)能源清潔、綠色、高效發(fā)展是實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途經(jīng)。鋰電池作為目前市場上技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能方式，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的舒適和便利，在能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展中也發(fā)揮著不可替代的作用。但鋰電池經(jīng)過長時(shí)間使用后，容量降低、內(nèi)阻增大，長時(shí)間大內(nèi)阻運(yùn)行將導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴(yán)重，帶來安全隱患。與此同時(shí)，異常充放電及過溫等運(yùn)行工況，不僅會(huì)大大降低電池的使用壽命，更重要的是，會(huì)嚴(yán)重威脅人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全。因此，可靠安全運(yùn)行的鋰電池保護(hù)板需要能夠迅速對(duì)異常運(yùn)行工況做出判斷，并及時(shí)采取相應(yīng)動(dòng)作，以達(dá)到保護(hù)鋰電池健康運(yùn)行的目的。

鋰電池保護(hù)板主要通過保護(hù)IC控制MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行或保護(hù)工作的。圖1為市場上某款鋰電保護(hù)板實(shí)物圖，MOSFET作為鋰電保護(hù)板的核心功率開關(guān)器件，其性能好壞直接影響鋰電保護(hù)板的工作可靠性。

圖1 鋰電保護(hù)板實(shí)物圖

二、鋰電池市場應(yīng)用規(guī)模

隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的深入推進(jìn)，受國家政策持續(xù)支持，新能源汽車、電動(dòng)自行車、儲(chǔ)能電源等鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域市場需求得到了爆發(fā)式增長，鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，作為鋰電池的“保護(hù)神”，鋰電池保護(hù)板的應(yīng)用也將隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大而不斷增長。圖2反映了我國10多年來鋰離子電池產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展情況。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年全國鋰離子電池產(chǎn)量同比增長106%，達(dá)到324GWh，行業(yè)總產(chǎn)值超過6000億元。隨著鋰電池技術(shù)的日益成熟及應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鋰電產(chǎn)業(yè)仍具備較大的增長空間。

圖2 2010-2021年我國鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模

三、鋰電保護(hù)板工作原理及保護(hù)方案

鋰電池保護(hù)板主要功能包括：充電過壓保護(hù)、放電過壓保護(hù)、充電過流保護(hù)、放電過流保護(hù)以及充放電短路保護(hù)等。鋰電保護(hù)板的工作原理圖如圖3所示，其核心器件主要包括鋰電保護(hù)IC和功率MOSFET。正常工作時(shí)，功率MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)，電芯與鋰電池保護(hù)板均處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)電池電壓或者工作電流超過鋰電保護(hù)IC中比較電路的設(shè)定值時(shí)，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及故障等級(jí)，鋰電保護(hù)IC發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，控制相應(yīng)的功率MOSFET及時(shí)關(guān)斷，以保護(hù)用電者及電池的安全。

圖3 鋰電保護(hù)板工作原理圖

四、上海貝嶺SGT-MOS系列產(chǎn)品介紹

上海貝嶺致力于高效可靠的功率開關(guān)器件研發(fā)及應(yīng)用，推動(dòng)器件研發(fā)與市場應(yīng)用協(xié)同發(fā)展，為客戶提供更加安全、高效、可靠的產(chǎn)品，助力低碳發(fā)展，貢獻(xiàn)企業(yè)力量。針對(duì)鋰電池保護(hù)板快速增長的市場規(guī)模，根據(jù)應(yīng)用場景差異化需求，公司推出了SGT-MOSFET系列產(chǎn)品，涵蓋多種不同應(yīng)用場合，具有輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)簡單、通態(tài)損耗小、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。目前，已在眾多主流鋰電保護(hù)板客戶中得到應(yīng)用并廣受好評(píng)。

4.1 更具競爭力的產(chǎn)品特點(diǎn)

? 通態(tài)電阻RDS(on) 低;

? Vth一致性高;

? EAS性能好，抗雪崩能力強(qiáng);

? 極低的QG。

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

低通態(tài)電阻可以顯著降低器件通態(tài)損耗，使得相同電流下器件溫升更低，或者相同溫升要求下可使用電流更高，間接降低系統(tǒng)成本。更高的閾值電壓一致性，有利于多顆器件并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)更高的功率;同時(shí)還可以減小電流降額，間接降低系統(tǒng)成本。盡管鋰電保護(hù)應(yīng)用中，SGT-MOSFET通常不會(huì)進(jìn)入雪崩狀態(tài)，但會(huì)出現(xiàn)負(fù)載側(cè)短路，要求SGT-MOSFET能夠承受較高的瞬間電流沖擊，更強(qiáng)的抗雪崩能力可以間接反映器件耐受瞬間電流沖擊的能力。更低的QG有利于降低對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)的功率要求，使得驅(qū)動(dòng)更加容易。

4.3 較全面的產(chǎn)品系列

為用戶提供安全可靠的功率芯片一直是上海貝嶺功率器件產(chǎn)品的初心與使命，為此上海貝嶺聚焦市場需求、錨定產(chǎn)業(yè)發(fā)展，設(shè)計(jì)和研發(fā)出了更加安全可靠的鋰電池保護(hù)板用功率芯片。貝嶺SGT-MOSFET系列產(chǎn)品覆蓋寬范圍的電壓和電流等級(jí)和多種封裝形式，賦能更靈活高效的鋰電保護(hù)板設(shè)計(jì)，滿足不同功率等級(jí)的鋰電保護(hù)應(yīng)用需求。產(chǎn)品的具體型號(hào)的及參數(shù)如表1所示。

表1 SGT-MOSFET產(chǎn)品的型號(hào)及參數(shù)

4.4 嚴(yán)格的品質(zhì)控制

上海貝嶺SGT-MOSFET所有系列產(chǎn)品均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，每款產(chǎn)品量產(chǎn)前均通過了JEDEC工業(yè)級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證測試，具備嚴(yán)格的全生命周期生產(chǎn)工藝過程監(jiān)控、可靠性監(jiān)控，貝嶺始終秉持“零缺陷”的品控理念，持續(xù)探索、不斷優(yōu)化，以取得更加卓越的產(chǎn)品質(zhì)量。